В ново проучване международен екип докладва как, когато малките галактики се сблъскат с по-големи, по-големите галактики могат да лишат по-малките галактики от тяхната тъмна материя, която не можем да видим директно, но астрофизиците смятат, че трябва да съществува, защото без гравитационните й ефекти те не биха могли да обяснят неща като движението на звездите в галактиките.

Това е механизъм, който има потенциала да обясни как някои галактики могат да съществуват без тъмна материя – нещо, което някога се е смятало за невъзможно.

През 2018 г., когато астрофизиците Шани Даниели (Shany Danieli) и Питър ван Докум (Pieter van Dokkum) от Принстънския университет и Йейлския университет наблюдават две галактики, които сякаш съществуват без по-голямата част от тъмната си материя.

„Очаквахме големи фракции тъмна материя“, разказва Даниели, който е съавтор на новото проучване. "Беше доста изненадващо и въпрос на много късмет, честно казано."

Находката, за която ван Докум и Даниели съобщават в статия за Nature през 2018 г. и в статията на Astrophysical Journal Letters през 2020 г., хвърля в смут парадигмата, че галактиките се нуждаят от тъмна материя, потенциално променяйки това, което астрофизиците са свикнали да виждат като стандартен модел за това как работят галактиките.

_{Разпределение на тъмната материя в симулирана група галактики, с по-ярки зони, показващи по-високи концентрации на тъмна материя. Кръговете показват изображения отблизо на звездната светлина, свързана с две галактики без тъмна материя. Ако тези галактики имаха тъмна материя, те щяха да изглеждат като ярки области на основното изображение. Кредит: Morena et al.}

„За последните 40 години е установено, че галактиките имат тъмна материя“, разказа Хорхе Морено (Jorge Moreno), професор по астрономия в колежа Помона, който е водещият автор на новата статия. „По-специално, галактиките с ниска маса са склонни да имат значително по-висок процент тъмна материя, което прави откритието на Даниели доста изненадващо. За много от нас това означаваше, че настоящото ни разбиране за това как тъмната материя помага на галактиките да нарастват, се нуждае от спешна ревизия."

Екипът управлява компютърни модели, които симулират еволюцията на част от Вселената – с диаметър около 60 милиона светлинни години – започвайки скоро след Големия взрив и продължавайки чак до днес.

Екипът открива седем галактики, лишени от тъмна материя. След няколко сблъсъка със съседни галактики, 1000 пъти по-масивни, те са лишени от по-голямата част от материала си, оставяйки след себе си нищо освен звезди и малко остатъчна тъмна материя.

„Това беше чиста случайност“, разказва Морено. „В момента, в който направих първите изображения, веднага ги споделих с Даниели и я поканих да си сътрудничи.“

Робърт Фелдман (Robert Feldmann), професор в университета в Цюрих, който е проектирал новата симулация, заявява, че „тази теоретична работа показва, че галактиките с дефицит на тъмна материя трябва да са много разпространени, особено в близост до масивни галактики“.

Астрофизикът Джеймс Бълок (James Bullock), който е световноизвестен експерт по галактики с ниска маса, описва как той и екипът не са изградили своя модел само за да могат да създават галактики без тъмна материя – нещо, което той каза, прави модела по-силен, защото не е проектиран по никакъв начин да създава сблъсъците, които в крайна сметка са открили. „Ние не предполагахме тези взаимодействия“, заявява Бълок.

Потвърждаването, че галактиките без тъмна материя могат да бъдат обяснени във вселена, където има много тъмна материя, е въздишка с облекчение за изследователи като Бълок, чиято кариера и всичките му откритя, зависят от това, че тъмната материя е нещото, което кара галактиките да се държат по начина, по който се държат.

„Наблюдението, че има галактики без тъмна материя, ме притесняваше малко”, разказва Бълок. „Имаме успешен модел, разработен в продължение на десетилетия упорита работа, където по-голямата част от материята в космоса е тъмна. Винаги има възможност природата да ни е заблудила.”

„Не е нужно да се изхвърляме стандартната парадигма на тъмната материя“, казва Морено.

Сега, когато астрофизиците знаят как една галактика може да загуби тъмната си материя, Морено и неговите сътрудници се надяват, че откритията им, ще вдъхновят други изследователи да потърсят масивни галактики в реалния свят, които може да са в процес на отстраняване на тъмната материя от по-малки галактики.

Справка: “Galaxies lacking dark matter produced by close encounters in a cosmological simulation” by Jorge Moreno, Shany Danieli, James S. Bullock, Robert Feldmann, Philip F. Hopkins, Onur Çatmabacak, Alexander Gurvich, Alexandres Lazar, Courtney Klein, Cameron B. Hummels, Zachary Hafen, Francisco J. Mercado, Sijie Yu, Fangzhou Jiang, Coral Wheeler, Andrew Wetzel, Daniel Anglés-Alcázar, Michael Boylan-Kolchin, Eliot Quataert, Claude-André Faucher-Giguère and Dušan Kereš, 14 February 2022, Nature Astronomy.

DOI: 10.1038/s41550-021-01598-4

Източник: “Lucky Find” by Astrophysicists Explains How Galaxies Can Exist Without Dark Matter, University of California, Irvine

Още по темата

05/01/2022

Космос

Едно и също ли са черните дупки и тъмната материя? Астрофизиците променят обясненията на учебниците

21/12/2021

Космос

А може би тъмната материя се състои от облаци скаларни бозони?

02/07/2021

Космос

Тъмната материя: „нещо истинско“ или неразбрана гравитация?

17/07/2019

Космос

Странни галактики без тъмна материя или човешка грешка? Кое е по-вероятно?