Astronoomid on jäädvustanud rabava nähtuse: kauge galaktika südames avastati salapärane, ülitihe ja täielikult nähtamatu ainekogum – omamoodi „pimeduse tükk“. Selle galaktika valgus on meieni teel olnud koguni 7,3 miljardit aastat.
Väike, kuid erakordselt kauge mass
Mis täpselt on avastatud objekt, pole veel teada, kuid üllatav on selle mass. Arvestades niivõrd suurt vahemaad, on see üllatavalt väike – ligikaudu miljon Päikese massi. See on kõige väiksem sedasi tuvastatud kosmiline struktuur selles kaugusvahemikus, umbes sada korda väiksema massiga kui ükski varasemalt leitud analoog.
Saksamaa Max Plancki astrofüüsika instituudi teadlaste meeskonna sõnul, mida juhib astrofüüsik Devon Powell, on see kõige väiksema massiga objekt, mis on kosmoloogilisel kaugusel avastatud üksnes gravitatsioonilise mõju põhjal.
Tumeaine – nähtamatu, kuid mõjukas
Uuring näitas, et isegi miljoni Päikese massiga objekte on võimalik tuvastada väga kaugel universumi taustal. Universumist rääkides lähtuvad teadlased sageli teooriast, et eksisteerib teatav ainevorm, mis ei kiirga valgust ega suhtle ümbritsevaga muul moel kui gravitatsiooni kaudu.
Seda nimetatakse tumeaineks. On mitmeid hüpoteese, millest tumeaine koosneda võiks, kuid peamine küsimus on, kuidas see universumis jaotub – ühtlaselt või koondunud tihenenud sõlmedesse. Kuna tumeaine on nähtamatu, saab seda avastada vaid kaudselt, kasutades ära selle gravitatsioonilisi efekte.
Gravitatsiooniline lääts – nähtamatu massi jälg
Just seda teadlased nüüd tegidki. Üldrelatiivsusteooria järgi moonutab iga massiga objekt enda ümbruses ruumi ja aega. Nagu bowlingukuul sõidutab batuudi pinda allapoole, nii kaldub selle lähedalt veereva kuuli trajektoor kõveraks.
Kosmoses näeme seda nähtust gravitatsioonilise läätsena: kauge galaktika valguskiired painduvad, moonduvad ja venivad, kui nende ja meie vahele jääb väga suure massiga objekt.
Tuntud läätsesüsteem JVAS B1938+666
Uuringus kasutati mitmeid teleskoope – Green Banki teleskoopi, Very Long Baseline Array’d (VLBA) ja Euroopa interferomeetrivõrgustikku –, et uurida tuntud gravitatsioonilise läätse süsteemi JVAS B1938+666.
Selles süsteemis asub üks galaktika meist 7,3 miljardi valgusaasta kaugusel. Veelgi kaugemal, umbes 10,5 miljardi valgusaasta kaugusel, on teine galaktika, mille valgus on esimese galaktika massi tõttu painutatud ja neljaks pildiks „paljundatud“.
„Sissevajutus“ valguskaares
Teadlased märkasid ühes moonutatud kujutistest ebatavalist kõverdust, justkui väikest lohku heledas valguskaares. Niisugust deformatsiooni ei saanud seletada ainult läätsena toimiva galaktika massiga. Analüüs näitas, et selle pidi põhjustama täiendav väike massikogum meie ja kauge objekti vahel. Tulemuse usaldusväärsuse tase on muljetavaldav – lausa 26 sigma.
„Juba esimeselt kõrge lahutusega pildilt märkasime gravitatsiooniläätse kaares ahenemist – see oli selge märk, et oleme leidnud midagi olulist,“ selgitas Groningeni ülikooli astronoom John McKean.
Objekt, mis ei kiirga mitte midagi
Avastatud objekt ei kiirga valgust üheski lainepikkuses – ei nähtava, raadio- ega infrapunakiirgusena. See tähendab, et see on kas täiesti tume või lihtsalt liiga nõrk, et meile nähtav olla. Võimalikud seletused on kaks: kas tegemist on tumeaine koondumiga või <strongäärmiselt nõrga kääbusgalaktikaga.
Mõlemat varianti peetakse praegu võimalikuks ning teadlased loodavad, et edasised vaatlused aitavad objekti tõelist olemust täpsustada. Powelli sõnul on säärase avastuse tegemist tegelikult juba mõnda aega oodatud.
„Võttes arvesse meie andmete tundlikkust, lootsime leida vähemalt ühe tumeda objekti. See on kooskõlas nn külma tumeaine teooriaga, millele tuginevad paljud galaktikate tekkimise mudelid,“ märkis ta.
Kas neid on veel?
Peamine küsimus on nüüd, kas taolisi objekte leitakse rohkem ning kas nende arv langeb kokku teoreetiliste prognoosidega. Üks on siiski kindel: me suudame juba täna näha nähtamatuid objekte universumi kaugemates sopis <strongüksnes nende gravitatsiooni kaudu. Ja see on alles algus.
