Pre skoro jednog veka, astronom Edvin Habl otkrio je fundamentalnu istinu o našem univerzumu: skoro sve galaksije se udaljavaju od nas. Ovo zapažanje postalo je ključni dokaz za teoriju Velikog praska i ideju da se univerzum neprestano širi, noseći galaksije sa sobom poput tačkica na površini balona koji se naduvava.

Lokalno jato galaksija

Ipak, ova elegantna slika ima jedan kosmički paradoks koji decenijama zbunjuje astronome. Ako naša Lokalna grupa galaksija – kojom dominiraju masivni Mlečni put i Andromeda – ima tako ogromnu gravitacionu silu, zašto većina obližnjih galaksija ne pada ka nama? Izuzetak koji potvrđuje pravilo je sama Andromeda, koja nam se približava brzinom od oko 100 kilometara u sekundi, ali kretanje ostalih galaksija predstavljalo je pravu kosmičku misteriju.

Prvo otkriće: Dugogodišnja kosmička zagonetka

Astronomi su se pola veka pitali zašto se velika većina obližnjih galaksija udaljava od nas, naizgled ignorišući gravitaciono privlačenje Lokalne grupe. Naša grupa, koja se sastoji od Mlečnog puta, Andromede i desetina manjih galaksija, poseduje ogromnu masu. Prema zakonima gravitacije, očekivalo bi se da ta masa privlači okolne galaksije, usporava njihovo udaljavanje ili ih čak vuče ka nama. Ovaj raskorak između teorije i posmatranja bio je duboko problematičan jer je sugerisao ili da naše razumevanje gravitacije na velikim skalama nije potpuno, ili da je raspodela mase u našem kosmičkom okruženju fundamentalno drugačija nego što smo pretpostavljali.

Odgovor je džinovska, ravna "ploča" tamne materije

Rešenje je stiglo iz neočekivanog pravca: ne iz novih teleskopskih snimaka, već iz srca moćnih superkompjutera. Tim, koji je predvodio doktorand Evud Vempe sa Kaptejn instituta u Groningenu, otkrio je da je masa izvan naše Lokalne grupe, uključujući i nevidljivu tamnu materiju, organizovana u ogromnu, ravnu strukturu nalik ploči.

Ova struktura nije lopta ili nasumični oblak, već iznenađujuće spljoštena ravan materije — kosmička ploča — okružena ogromnim, gotovo praznim regionima koje nazivamo kosmičkim prazninama (voids). Istraživači su zaključili da jedino ovakva "ravna" raspodela mase može ispravno objasniti kretanje galaksija koje posmatramo. Naš Mlečni put, Andromeda i naši najbliži susedi zapravo su deo ove džinovske, spljoštene strukture.

Kako "ploča" objašnjava sve

Ova neobična geometrija našeg okruženja nudi dva ključna objašnjenja za misteriozno kretanje galaksija. Prvo, za galaksije koje se nalaze unutar same "ploče", gravitaciono privlačenje naše Lokalne grupe je efikasno neutralisano. Njih podjednako snažno privlači i masa koja se nalazi dalje u istoj ravni, stvarajući ravnotežu sila koja im omogućava da nastave da se udaljavaju usled širenja univerzuma.

Drugo, mesta gde bismo inače očekivali da vidimo galaksije kako padaju ka nama – u prazninama iznad i ispod ploče – zapravo su "nevidljiva". Razlog je jednostavan: u tim ogromnim prazninama jednostavno nema galaksija koje bismo mogli posmatrati. Tako je nedostatak galaksija u tim regionima jednako važan deo rešenja kao i prisustvo onih unutar ploče.

"Oduševljena sam što vidim da, isključivo na osnovu kretanja galaksija, možemo odrediti raspodelu mase koja odgovara položaju galaksija unutar i neposredno izvan Lokalne grupe." — Amina Helmi, profesor na Univerzitetu u Groningenu

Stvaranje "virtuelnog blizanca" našeg univerzuma

Do ovog otkrića nije se došlo posmatranjem kroz teleskop, već stvaranjem "virtuelnih blizanaca" našeg kosmičkog okruženja. Naučnici su započeli sa početnim uslovima ranog univerzuma, zasnovanim na podacima o kosmičkom mikrotalasnom pozadinskom zračenju. Zatim su pustili da se ovi virtuelni univerzumi razvijaju tokom milijardi godina, sve dok nisu uspeli da reprodukuju današnje karakteristike Lokalne grupe – uključujući masu i položaj Mlečnog puta i Andromede, kao i kretanje 31 obližnje galaksije. Samo su simulacije u kojima se materija organizovala u ravnu ploču uspešno reprodukovale posmatrane brzine galaksija, koje se kreću u skladu sa Habl-Lemetrovim zakonom.

Zaključak: Naše mesto u kosmičkoj mreži

Ovo istraživanje, objavljeno u prestižnom časopisu Nature Astronomy, predstavlja prvi put da je uspešno mapirana raspodela i brzina tamne materije u našem neposrednom kosmičkom susedstvu, čime se rešava zagonetka stara pola veka. Ono ne samo da rešava decenijsku zagonetku, već nam daje i potpuno novu sliku našeg mesta u univerzumu. Mi nismo samo ostrvo galaksija u praznom prostoru, već deo ogromne, ravne strukture unutar kosmičke mreže.

https://phys.org