అధ్యయనం: నక్షత్రాలు పాలపుంత అంచు వద్ద మరింత నెమ్మదిగా కదులుతాయి | మసాచుసెట్స్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ టెక్నాలజీ న్యూస్

పాలపుంత గెలాక్సీ అంతటా నక్షత్రాల వేగాన్ని కొలవడం ద్వారా, గెలాక్సీ కేంద్రానికి దగ్గరగా ఉన్న నక్షత్రాలతో పోలిస్తే గెలాక్సీ డిస్క్ వెలుపల ఉన్న నక్షత్రాలు ఊహించిన దానికంటే చాలా నెమ్మదిగా కదులుతున్నాయని MIT భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు కనుగొన్నారు. ఆవిష్కరణ ఆశ్చర్యకరమైన అవకాశాన్ని లేవనెత్తుతుంది: పాలపుంత యొక్క గురుత్వాకర్షణ కోర్ తక్కువ భారీగా ఉండవచ్చు మరియు గతంలో అనుకున్నదానికంటే తక్కువ కృష్ణ పదార్థాన్ని కలిగి ఉండవచ్చు.

కొత్త ఫలితాలు Gaia మరియు APOGEE సాధనాల ద్వారా పొందిన డేటా యొక్క బృందం యొక్క విశ్లేషణపై ఆధారపడి ఉంటాయి. గియా అనేది కక్ష్యలో ఉన్న అంతరిక్ష టెలిస్కోప్, ఇది పాలపుంత గెలాక్సీ అంతటా ఒక బిలియన్ కంటే ఎక్కువ నక్షత్రాల ఖచ్చితమైన స్థానం, దూరం మరియు కదలికను ట్రాక్ చేస్తుంది, అయితే APOGEE అనేది భూ-ఆధారిత సర్వే. భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు గెలాక్సీ యొక్క సుదూర ప్రాంతాలతో సహా 33,000 కంటే ఎక్కువ నక్షత్రాల యొక్క గయా యొక్క కొలతలను విశ్లేషించారు మరియు ప్రతి నక్షత్రం యొక్క “ప్రదక్షిణ వేగం” లేదా గెలాక్సీ కేంద్రం నుండి దూరాన్ని లెక్కించారు. ఇది గెలాక్సీ డిస్క్‌లో ఎంత వేగంగా తిరుగుతుందో నిర్ణయించింది. .

శాస్త్రవేత్తలు ప్రతి నక్షత్రం యొక్క వేగాన్ని దాని దూరాన్ని ప్లాన్ చేయడం ద్వారా భ్రమణ వక్రతలను సృష్టించారు. భ్రమణ వక్రరేఖ అనేది ఖగోళ శాస్త్రంలో ఒక ప్రామాణిక గ్రాఫ్, ఇది గెలాక్సీ కేంద్రం నుండి ఇచ్చిన దూరం వద్ద పదార్థం ఎంత వేగంగా తిరుగుతుందో చూపిస్తుంది. ఈ వక్రరేఖ యొక్క ఆకారం గెలాక్సీ అంతటా ఎంత కనిపించే మరియు కృష్ణ పదార్థం పంపిణీ చేయబడిందో తెలుసుకోవడానికి శాస్త్రవేత్తలను అనుమతిస్తుంది.

“మేము నిజంగా ఆశ్చర్యానికి గురిచేసింది ఏమిటంటే, ఈ వంపు ఒక నిర్దిష్ట దూరం వరకు ఫ్లాట్‌గా, ఫ్లాట్‌గా, ఫ్లాట్‌గా ఉండి, ఆపై అది వాలుగా ఉండటం ప్రారంభించింది” అని MITలోని ఫిజిక్స్ అసిస్టెంట్ ప్రొఫెసర్ లీనా నెసిబ్ చెప్పారు. “దీని అర్థం బాహ్య నక్షత్రం ఊహించిన దాని కంటే కొంచెం నెమ్మదిగా తిరుగుతోంది, ఇది చాలా ఆశ్చర్యకరమైన ఫలితం.”

పరిశోధకులు కొత్త భ్రమణ వక్రతలను డార్క్ మ్యాటర్ యొక్క పంపిణీకి అనువదించారు, ఇది బయటి నక్షత్రాల మందగమనాన్ని వివరించగలదు మరియు ఫలితంగా వచ్చిన మ్యాప్ ఊహించిన దానికంటే తేలికైన గెలాక్సీ కోర్‌ను ఉత్పత్తి చేసిందని కనుగొన్నారు. దీని అర్థం పాలపుంత యొక్క కేంద్రం తక్కువ సాంద్రత కలిగి ఉండవచ్చు మరియు శాస్త్రవేత్తలు అనుకున్నదానికంటే తక్కువ చీకటి పదార్థం కలిగి ఉండవచ్చు.

“ఇది ఈ ఫలితాన్ని ఇతర కొలతలకు భిన్నంగా చేస్తుంది” అని నెసిబ్ చెప్పారు. “ఎక్కడో చేపలు పట్టే పని జరుగుతోంది, మరియు అది ఎక్కడ ఉందో గుర్తించడం మరియు పాలపుంత యొక్క స్థిరమైన చిత్రాలను పొందడం నిజంగా సరదాగా ఉంటుంది.”

ఈ నెలలోనే బృందం ఫలితాలను తెలియజేస్తుంది. రాయల్ సొసైటీ జర్నల్ మంత్లీ నోటీసులు. నెసిబ్‌తో సహా అధ్యయనం యొక్క MIT సహ రచయితలు ప్రధాన రచయితలు జియావోయ్ ఓయు, అన్నా-క్రిస్టినా ఐలర్స్ మరియు అన్నా ఫ్రీబెల్.

“శూన్యంలో”

విశ్వంలోని చాలా గెలాక్సీల మాదిరిగానే, పాలపుంత సుడిగుండంలో నీటిలా తిరుగుతుంది మరియు దాని భ్రమణం కొంతవరకు దాని డిస్క్‌లో తిరుగుతున్న అన్ని పదార్ధాల వల్ల సంభవిస్తుంది. 1970వ దశకంలో, ఖగోళ శాస్త్రవేత్త వెరా రూబిన్ మొదటిసారిగా గెలాక్సీలు కేవలం కనిపించే పదార్థంతో నడపలేని మార్గాల్లో తిరుగుతున్నాయని గమనించారు. ఆమె మరియు ఆమె సహచరులు నక్షత్రం యొక్క చుట్టుకొలత వేగాన్ని కొలిచారు మరియు ఫలితంగా భ్రమణ వక్రరేఖ ఆశ్చర్యకరంగా ఫ్లాట్‌గా ఉందని కనుగొన్నారు. అంటే నక్షత్రాల వేగం దూరంతో పాటు తగ్గకుండా గెలాక్సీ అంతటా ఒకే విధంగా ఉంటుంది. సుదూర నక్షత్రంపై మరొక రకమైన అదృశ్య పదార్థం పని చేస్తుందని, దానికి అదనపు థ్రస్ట్ ఇస్తుందని వారు నిర్ధారించారు.

భ్రమణ వక్రతలపై రూబిన్ చేసిన పని కృష్ణ పదార్థం ఉనికికి సంబంధించిన మొదటి బలమైన సాక్ష్యాలలో ఒకటి. డార్క్ మ్యాటర్ అనేది విశ్వంలోని అన్ని నక్షత్రాలు మరియు ఇతర కనిపించే పదార్థాల కంటే బరువైనదిగా అంచనా వేయబడిన ఒక తెలియని, కనిపించని అంశం.

అప్పటి నుండి, ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు సుదూర గెలాక్సీలలో ఇలాంటి ఫ్లాట్ వక్రతలను గమనించారు, ఇది కృష్ణ పదార్థం యొక్క ఉనికికి మరింత మద్దతునిస్తుంది. ఇటీవలే ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు మన గెలాక్సీలోని నక్షత్రాల భ్రమణ వక్రతలను గ్రాఫ్ చేయడానికి ప్రయత్నించారు.

“మీరు గెలాక్సీలో కూర్చున్నప్పుడు భ్రమణ వక్రతలను కొలవడం కష్టమని మేము కనుగొన్నాము” అని ఓహ్ సూచించాడు.

2019లో, MIT ఫిజిక్స్ అసిస్టెంట్ ప్రొఫెసర్ అన్నా క్రిస్టినా ఎయిలర్స్ గియా ఉపగ్రహం ద్వారా విడుదల చేసిన ప్రారంభ డేటాను ఉపయోగించి పాలపుంత గెలాక్సీ యొక్క భ్రమణ వక్రరేఖను మ్యాప్ చేయడానికి పనిచేశారు. డేటా విడుదలలో గెలాక్సీ కేంద్రం నుండి 25 కిలోపార్సెక్కుల (సుమారు 81,000 కాంతి సంవత్సరాల) నక్షత్రాలు కూడా ఉన్నాయి.

ఈ డేటా ఆధారంగా, పాలపుంత యొక్క భ్రమణ వక్రరేఖ, ఇతర సుదూర గెలాక్సీల వలె, తేలికపాటి క్షీణతతో ఉన్నప్పటికీ, ఫ్లాట్‌గా కనిపిస్తుందని ఈలర్స్ గమనించారు మరియు ఈ గెలాక్సీలో దట్టమైన చీకటి పదార్థం ఉండే అవకాశం ఎక్కువగా ఉందని మేము భావించాము. దాని మధ్యలో. అయితే, ఈ టెలిస్కోప్ కొత్త డేటా సెట్‌ను విడుదల చేసిన తర్వాత ఈ వీక్షణ మారింది. ఈసారి, ఇది గెలాక్సీ కేంద్రం నుండి దాదాపు 100,000 కాంతి సంవత్సరాల దూరంలో 30 కిలోపార్సెక్కుల దూరంలో ఉన్న నక్షత్రాలను కలిగి ఉంది.

“ఈ దూరం వద్ద, మేము నక్షత్రాలు క్షీణించడం ప్రారంభించే గెలాక్సీ అంచున ఉన్నాము” అని ఫ్రోబెల్ చెప్పారు. “వాస్తవానికి మనకు ఏమీ లేని ఈ బాహ్య గెలాక్సీలో పదార్థం ఎలా కదులుతుందో ఎవరూ పరిశోధించలేదు.”

విచిత్రమైన టెన్షన్

Frebel, Necib, Ou మరియు Eilers గియా యొక్క కొత్త డేటాపై దూకారు మరియు Eilers యొక్క ప్రారంభ భ్రమణ వక్రతను విస్తరించడానికి ప్రయత్నించారు. వారి విశ్లేషణను మెరుగుపరచడానికి, బృందం APOGEE (అపాచీ పాయింట్ అబ్జర్వేటరీ యొక్క గెలాక్సీ ఎవల్యూషన్ ప్రయోగం) నుండి కొలతలతో గియా డేటాను భర్తీ చేసింది. APOGEE పాలపుంతలో 700,000 కంటే ఎక్కువ నక్షత్రాల ప్రకాశం, ఉష్ణోగ్రత మరియు మూలక కూర్పుతో సహా అత్యంత వివరణాత్మక లక్షణాలను కొలుస్తుంది.

“నక్షత్రాల దూరాలను మరింత ఖచ్చితంగా అంచనా వేయడానికి అనుమతించే కనెక్షన్‌లను తెలుసుకోవడానికి ప్రయత్నించే ఒక అల్గారిథమ్‌లో మేము ఈ సమాచారాన్ని అందిస్తాము” అని Ou వివరించాడు. “ఇది మరింత ముందుకు సాగడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది.”

పరిశోధనా బృందం 33,000 కంటే ఎక్కువ నక్షత్రాల ఖచ్చితమైన దూరాలను స్థాపించింది మరియు పాలపుంతలో దాదాపు 30 కిలోపార్సెక్కుల వరకు చెల్లాచెదురుగా ఉన్న నక్షత్రాల యొక్క త్రిమితీయ మ్యాప్‌ను రూపొందించడానికి ఈ కొలతలను ఉపయోగించింది. వారు ఈ మ్యాప్‌ను వృత్తాకార వేగం యొక్క నమూనాలో చేర్చారు, గెలాక్సీలోని అన్ని ఇతర నక్షత్రాల పంపిణీని బట్టి ఒకే నక్షత్రం ఎంత వేగంగా ప్రయాణించాల్సి ఉంటుందో అనుకరించారు. వారు పాలపుంత కోసం నవీకరించబడిన భ్రమణ వక్రరేఖను రూపొందించడానికి ప్రతి నక్షత్రం యొక్క వేగం మరియు దూరాన్ని ఒక చార్ట్‌లో రూపొందించారు.

“అక్కడే ఏదో వింత జరిగింది” అని నెసిబ్ చెప్పాడు.

మునుపటి భ్రమణ వక్రరేఖ వలె క్రమంగా క్షీణతను చూసే బదులు, కొత్త వక్రరేఖ బయటి అంచులలో ఊహించిన దాని కంటే బలమైన క్షీణతను కలిగి ఉందని బృందం గమనించింది. ఈ ఊహించని తిరోగమనం నక్షత్రాలు ఒక నిర్దిష్ట దూరం వరకు అదే వేగంతో కదులుతున్నాయని సూచిస్తుంది, కానీ చాలా దూరం వద్ద అకస్మాత్తుగా నెమ్మదిస్తుంది. శివారు ప్రాంతాల్లోని నక్షత్రాలు అనుకున్నదానికంటే నెమ్మదిగా కదులుతున్నట్లు కనిపిస్తున్నాయి.

పరిశోధకులు ఈ భ్రమణ వక్రతను మొత్తం గెలాక్సీలో ఉండే డార్క్ మ్యాటర్ పరిమాణంలోకి అనువదించినప్పుడు, పాలపుంత యొక్క కోర్ గతంలో అంచనా వేసిన దానికంటే తక్కువ డార్క్ మేటర్ కలిగి ఉండవచ్చని వారు కనుగొన్నారు.

“ఈ ఫలితం ఇతర కొలతలకు భిన్నంగా ఉంటుంది” అని నెసిబ్ చెప్పారు. “నిజంగా ఈ ఫలితాన్ని అర్థం చేసుకోవడం లోతైన చిక్కులను కలిగి ఉంటుంది. దీని అర్థం గెలాక్సీ డిస్క్ యొక్క అంచుకు ఆవల ఎక్కువ దాచిన గుబ్బలు ఉన్నాయని లేదా ఇది గెలాక్సీ యొక్క సమతౌల్య స్థితిని పునఃపరిశీలించటానికి దారితీయవచ్చు.” మేము ఈ సమాధానాలను కనుగొనడానికి ప్రయత్నిస్తాము. పాలపుంత వంటి గెలాక్సీల యొక్క అధిక-రిజల్యూషన్ అనుకరణలను ఉపయోగించి భవిష్యత్ అధ్యయనాలలో.”

ఈ పరిశోధనకు కొంత భాగం నేషనల్ సైన్స్ ఫౌండేషన్ నిధులు సమకూర్చింది.