Масивна галактика почти без тъмна материя

Според нашите преобладаващи космологични модели тъмната материя представлява приблизително 85% от масата във Вселената. Въпреки че продължаващите усилия за изследване на този мистериозен, невидим клъстер не са дали директни доказателства, астрофизиците са успели да измерят въздействието му чрез наблюдения. ореоли от тъмна материяи гравитационни лещи и влиянието на общата теория на относителността върху мащабни космически структури. и с помощта на мисии от следващо поколение като ESA Евклид И НАСА Нанси Грейс Роман За космическите телескопи тъмната материя може да не е мистерия още дълго!

Тогава се появява нещо подобно: масивна галактика, която изглежда има малко или никаква тъмна материя! Точно това наблюдава екип от астрономи, ръководени от членове на Instituto Astrofisica de Canarias (IAC), когато наблюдаваха NGC 1277. Тази лещовидна галактика, разположена на 240 милиона светлинни години в съзвездието Персей, е няколко пъти по-голяма от Млечния път. Това е първият път, когато е открита масивна галактика, която не показва признаци на тъмна материя, което представлява сериозно предизвикателство за нашите настоящи космологични модели.

Издирването е водено Себастиан Комерънизвънгалактичен астроном в Университета на Ла Лагуна (ULL), IAC и лидер Архиватори на дебел диск (ArcThick) Сътрудничество. Към него се присъединиха изследователи от Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE), Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, Националната академия на науките на Украйна, Instituto Física de Partículas y del Cosmos (IPARCOS) и Института Макс Планк за астрономия и множество университети (MPA). Документът, описващ техните открития, наскоро се появи в списанието Астрономия и астрофизика.

Според Стандартния модел на космологията – известен още като. на Студена ламбда тъмна материя Модел (? CDM) – Тъмната материя играе неразделна роля във формирането и еволюцията на Вселената (и продължава да го прави). Теоретично тази невидима маса е съществувала малко след Големия взрив и е образувала ореоли, които привличат неутрален водороден газ във въртящи се дискове. Този газ се вкарва във все по-плътни и по-плътни облаци, което води до образуването на първите звезди и галактики. Днес DM е основен компонент на всички масивни галактики и се вижда от неговите ротационни криви, лещите, които създава, и взаимодействията му с околните звезди и галактическата среда (IGM).

Въпреки това, когато екипът измерва разпределението на масата на NGC 1277, те забелязват само разпределението на звездата. От това те заключават, че DM може да представлява не повече от 5% от масата на галактиката в рамките на наблюдавания радиус – въпреки че техните наблюдения показват, че може изобщо да няма DM. Както Комерън посочи наскоро Съобщение за пресата на IAC:

„Този резултат не се вписва в приетите в момента космологични модели, които включват тъмна материя. Значението на останалите галактики да ни помогнат да разберем как са се образували първите галактики е причината, поради която решихме да наблюдаваме NGC 1277 с помощта на интегриран полеви спектрометър. От спектрите направихме кинематични карти, които ни позволиха да определим разпределението на масата в галактиката до радиус от около 20 000 светлинни години.“

В своята статия екипът описва NGC 1277 като прототип на „остатъчна галактика“, много рядък клас, който не взаимодейства със съседни галактики. Смята се, че тези галактики са останките от гигантски галактики, които са се образували малко след Големия взрив. Моделът CDM обаче прогнозира, че DM трябва да представлява поне 10% от масивните галактики като NGC 1277, с максимум 70% за този конкретен тип. Той каза Съавтор Ana Ferré Mathieu, изследовател в IAC и ULL Има две възможни обяснения за това несъответствие:

Едната е, че гравитационното взаимодействие с околната среда в клъстера на галактиката, в която се намира тази галактика, е отстранило тъмната материя. Другото е, че тъмната материя е била изхвърлена от системата, когато галактиката е била образувана от сливането на протогалактични фрагменти, създавайки остатъчна галактика.“

Нито едно от тези обяснения обаче не е напълно задоволително, що се отнася до екипа. В близко бъдеще екипът планира да проучи допълнително мистерията, като направи наблюдения с помощта на WHT Enhanced Zone Speed ​​​​Finder (WEAVE), намиращ се на Телескоп Уилям Хершел (WHT), разположен в обсерваторията Roque de los Muchachos на остров Ла Палма. Ако измерванията на скоростта на WEAVE потвърдят, че NGC 1277 няма DM, те могат да хвърлят съмнение върху алтернативни теории – като модифицираната нютонова динамика (MOND). Той каза Трухильо:

„Това несъответствие между наблюденията и това, което очакваме, е мистерия и може би предизвикателство за Стандартния модел. Въпреки че тъмната материя може да бъде изгубена в дадена галактика, модифицираният закон на гравитацията трябва да бъде универсален и не може да има изключения, така че галактика без тъмна материя би била опровержение на този вид сурогат на тъмна материя. „

Тези наблюдения биха могли също така да хвърлят светлина върху свръхмасивната черна дупка (SMBH) на галактиката, която има маса от около 17 милиарда слънчеви маси или 4250 пъти масата на Стрелец A* (SMBH в центъра на Млечния път)! Според някои астрономи източникът на DM може да са черни дупки, които са се образували от колапса на DM ореоли по време на ранната Вселена. Съществува и мистерията на галактиките с тъмна материя, като например странния случай на FAST J0139+4328, който е съставен почти изцяло от DM.

Мисии от следващо поколение като Евклид и на Нанси Грейс Роман Космическите телескопи също ще дадат нова представа, като изследват разширяването на Вселената след Големия взрив. Тези наблюдения имат за цел да измерят ефекта на тъмната материя (и тъмната енергия) върху най-големите космически мащаби. Резултатите от тези и други изследвания ще разрешат дебата, като разкрият съществуването на мистериозна невидима маса или че нашето разбиране за гравитацията (както е описано от общата теория на относителността) трябва да бъде преразгледано.

Допълнителна информация: IACИ Астрономия и астрофизика