Уникална галактика слага точка на споровете за тъмната материя, въпреки че има много малко от неуловимото вещество.
Астрономите установиха, че галактиката NGC 1052-DF2, или DF2 за кратко, има 400 пъти по-малко тъмна материя от очакваното за обект от нейния размер, съобщава Space.com.
Всъщност необичайната галактика помага да се укрепи аргументът за съществуването на тъмна материя, казват изследователите.
Според водещия автор на новата статия, публикувана вчера, 28 март, в списание Nature, Питер ван Докум (Pieter van Dokkum), изследовател от Университета Йейл, галактическата находка подлага на изпитание стандартната представа как се раждат галактиките. Докато взаимодействията между нормалната и тъмната материя отдавна се считат за ключов елемент в образуването на галактики, недостигът на тъмна материя в тази галактика поставя под съмнение тази предпоставка.
"Тъмната материя очевидно не е изискване за образуване на галактика", заяви ван Докум за Space.com.
Но тази галактика даде солиден аргумент в един отдавнашен спор, засягащ състава на нашата Вселена.
Вселената има проблем
Имаме един проблем: Вселената се държи така, сякаш е много по-масивна, отколкото изглежда.
С помощта на законите на движението и гравитацията може да се определят колко бързо трябва да се въртят тези обекти, знаейки тяхната маса. Но телескопските наблюдения показват, че те се въртят по-бързо, отколкото се очаква, сякаш всъщност са много по-масивни от звездите, които можем да видим.
Заключението за съществуването на тъмна материя е направено въз основа на многобройни, съгласуващи се един с друг, макар и косвени признаци в поведението на астрофизичните обекти и по създаваните от тях гравитационни ефекти.
Астрофизиците излязоха с две основни решения на този проблем. Или има още много маса във Вселената, която не можем да открием директно, която учените наричат тъмната материя или няма тъмна материя, но в нашите закони на гравитацията и движението липсва нещо.
Изследователите наричат второто предложено решение "модифицирана нютонова динамика" (Modified Newtonian dynamics - MOND), което предполага, че ако законите правилно се модифицират, Вселената ще има смисъл без тъмна материя.
Новата статия дава убедителни доказателства, че наистина има тъмна материя и че промяната на законите на физиката няма да разреши проблема с масата на Вселената.
Изображение на галактиката NGC 1052-DF2 от космическия телескоп Хъбъл. Кредит: P. van Dokkum/R. Abraham/STScI, Space Telescope Science Institute
По ирония на съдбата
По ирония на съдбата, въпреки че има недостатиг на тъмна материя, DF2 може да помогне да разреши спора с казуса за съществуването на невидимата материя.
"В тези теории [MOND] тъмната материя не е реална, а илюзия, причинена от липсата на знания за гравитацията при големи мащаби", заяви ван Докум. "Ако случаят е такъв, всяка галактика трябва да показва подпис на тъмна материя - това не е нещо, което можете да включите или изключите в тези модели".
До откриването на DF2 това е така. Но самото съществуване на галактика с почти никаква тъмна материя показва, че моделите без тъмна материя са неверни, разказва астрофизикът.
Това проучване открива обект, който би могъл да съществува във вселена, която има тъмна материя, но би бил почти невъзможен във вселената на MOND - напълно нормална галактика, която работи без силите от тъмна материя.
"Липсата на тъмна материя в тази галактика показва, че барионите [нормална материя] и частиците тъмна материя наистина се държат като отделни вещества" - заяви за Live Science Катрин Зурек (Kathryn Zurek), астрофизик в Националната лаборатория Лорънс, Бъркли, която не е работила в статията. Тя допълва, че откритието "изглежда, че е още един гвоздей в ковчега на MOND".
Тъмната материя е предвидимо разпределена във Вселената. Физиците очакват "ореолът" от тъмна материя около леките тъмни галактики като NGC 1052-DF2 да е много голям и очакват да намерят по-малко доказателства за ефекта на тъмната материя в по-масивните галактики. По подобен начин теоретиците на MOND очакват да намерят по-значимите наблюдаеми ефекти на модифицираните си закони в по-малко масивни галактики като NGC 1052-DF2 и по-малки ефекти в по-масивните галактики.
С други думи, намирането на галактика без тъмна материя е добро доказателство, че тъмната материя е нещо реално. Ако няма такова нещо като тъмна материя и сегашните закони на физиката са просто малко погрешни, бихте очаквали, че законите са също толкова неправилни и за NGC 1052-DF2, както са навсякъде другаде.
Галактиката NGC 1052-DF2
Галактиката NGC 1052-DF2 е открита чрез Dragonfly Telephoto Array.
След дълги наблюдения с телескопи като Хъбъл и хавайските обсерватории Gemini и W.M. Keck, изследователите откриват, че галактиката се държи точно така, както прогнозират нашите физически закони, че трябва - без да е необходима корекция заради тъмната материя. Тя се движи точно толкова бързо, колкото биха предположили стари закони на астрофизиката, изчислени въз основа на масата на звездите, които могат да се видят. И тази нормалност е много странна.
Dragonfly Telephoto Array е роботизирана обсерватория, която се взира в космоса от Ню Мексико през няколко нормални лещи на Canon, които работят заедно. Кредит: University of Toronto and Yale University
Това не е достатъчно
Но някои учени сметат, че резултатите от тази статия предоставят перфектна подкрепа за теориите за тъмната материя.
Стейси Макгоу (Stacy McGaugh), астрофизик в Университета Case Western Reserve, Охайо, който работи върху тъмната материя и MOND, но няма участие в статията, не е съгласен с идеята, че тази галактика отхвърля MOND или подкрепя съществуването на тъмната материя.
"Намирам това [откритие] за малко вероятно във всички възможни контексти", пише Макгоу. "Това не го прави грешно, а просто наистина странно".
Ако NGC 1052-DF2 се държи, както описва новото изследване, пише той, това поставя предизвикателства и за двете обяснения за липсващата маса във Вселената. Разбира се, MOND не обяснява лесно защо галактиката да се държи така, сякаш няма липсваща маса. Но теоретиците на тъмната материя разчитат в голяма степен на идеята, която свързва масите на тъмната материя плътно с масите на галактиките, които обграждат.
"Когато намеря нещо, което няма смисъл в MOND, обикновено няма смисъл и за тъмната материя", пише той.
Макгоу също така твърди, че статията разчита на твърде малко данни, за да бъдат учените напълно сигурни в заключението си. Изследователите изчисляват скоростта на въртене на NGC 1052-DF2 като разглеждат движението на 10 обекта в района на галактиката. А 10 обекта не винаги са достатъчни, за да се измери точно движението на галактиката, коментира той.
Макгоу също така изтъкна възможността друга галактика наблизо да променя движението на NGC 1052-DF2 чрез елемент от MOND, наречен "външен полеви ефект". Въпреки това, има нужда от по-точни данни, за да каже повече.
Дори тази галактика да не е твърдо доказателство за съществуването на тъмната материя, тя е още един щтих в представата за невидимата загадка на Вселената.
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари