пространство

В двете галактики не се намери тъмна материя. Какво става

Точно както показва вълнението в езерото,че някой е хвърлил камък, прекарал водомер или скочил жаба, съществуването на една загадъчна субстанция - тъмна материя - се определя от широкото му влияние върху пространството. Астрономите не могат да го наблюдават директно, но гравитацията на тъмната материя определя раждането, формата и движението на галактиките. Това прави откритието от миналата година доста неочаквано: в една странна, дифузна галактика никаква тъмна материя изобщо не е намерена. Мислите, че това е всичко? Като че ли не е така.

Галактики без тъмна материя

Някои учени приветстваха това откритие. Други изразиха своите съмнения, критикувайки измерването на разстоянието и движението на галактиката. Залозите са високи: ако в тази галактика наистина няма достатъчно тъмна материя, това парадоксално ще потвърди съществуването на тази субстанция.

И така, първоначалният екип придобидопълнителни доказателства в подкрепа на първоначалното му откритие. Освен това беше открита втора галактика със сходни симптоми. Там, където някога е имало една ултрасилна галактика без тъмна материя (на пръв поглед), сега има две.

"Един обект винаги може да бъде отписан като еднорог,но веднага щом откриете два еднорога, започвате да мислите за възможното съществуване на еднорози, ”казва Майкъл Бойлан-Колчин, астроном от Тексаския университет в Остин, който не участва в това проучване. - И тогава започвате да мислите откъде идват, какви са техните свойства и колко често са.

Търся еднорози

Двете галактики, които ни интересуват, са много тъмниса далеч от Земята: фотоните от техните звездни купове започват да пътуват към нашата планета в последните дни на динозаврите, преди около 65 милиона години. Първата галактика NGC 1052-DF2 е с размерите на Млечния път, но съдържа 100 пъти по-малко звезди. Новата галактика NGC 1052-DF4 е разположена в същата част на небето и е приблизително еднаква по размер и маса.

През март миналата година учените, водени от ШаниДаниел и Питър ван Докум от Йейлския университет публикуват проучване, което оценява размера на NGC 1052-DF2, като наблюдава неговата звездна светлина, както и движенията на звездните купове, които го заобикалят. Ако NGC 1052-DF2 съдържа толкова тъмна материя, колкото астрономите обикновено очакват от нея, тъмната материя ще увеличи орбиталните скорости на тези звездни явления. Но те се движат бавно, което предполага, че тъмната материя липсва. Критиците твърдят, че скоростите на тези звездни купове са неправилно изчислени - и дори ако техните изчисления са правилни, размерът на извадката от само 10 звездни купове е твърде скромен, за да се определят надеждно резервите на тъмната материя в NGC 1052-DF2.

През октомври Даниели реши да се заеме с този въпрос,използване на друга техника. Тя взе Keck Cosmic Web Imager, нов инструмент, инсталиран наскоро зад гигантския телескоп Кек в Хавай, 10-метров главен огледало. Това устройство може да измерва светлина от изключително бледи обекти с изключително висока резолюция, което го прави идеален инструмент за изучаване на ултрадифузионни галактики, като например NGC 1052-DF2. Този инструмент беше толкова добър, че Данаил вече не трябваше да изучава движенията на звездния куп, за да определи масата на галактиката. Вместо това, тя може да получи маса директно чрез директно използване на звездната светлина на галактиката.

По отношение на информацията, звездната светлина съдържамного от нея Чрез разделянето на светлината на съставните му цветове (това се нарича спектроскопия), учените могат да определят състава на звездата, нейната възраст, посоката на движение в пространството и скоростта. Повечето от тази информация се предава под формата на спектрални линии - линейни елементи, вградени в спектъра на звездата поради радиацията или абсорбцията на различни химически елементи. Инструментът Кек измерва спектър от около 10 милиона звезди в DF2 галактика. Размерът на разпространението между най-бързите и най-бавните звезди в галактиката дава представа за това колко материя взаимодейства с тях. Колкото по-голям е въпросът - тъмен или друг - толкова по-голяма е разликата в скоростите на звездите.

- За наша собствена изненада, ние измерихмеизключително тесни спектрални линии, които оставят много малко място за по-голяма маса от масата, въведена от звездите в галактиката, ”казва Даниел. Тъмната материя просто няма място.

Междувременно Ерик Емсел от европейския югОбсерваторията и нейните колеги проучиха галактиката с помощта на Много големия телескоп в чилийската пустиня Атакама. Те също така откриха дисперсия с ниска скорост, която поддържа сценария на липсващата тъмна материя.

Никола Мартин, астроном от СтрасбургУниверситет във Франция, беше един от критиците на оригиналната статия. В последваща статия, публикувана миналата година, той твърди, че е твърде трудно да се оцени масата на галактиката DF2 въз основа на движенията на околния куп звезда. Но Мартин казва, че е бил уверен в последните резултати на Даниел и Емсел.

"Това стана възможно благодарение на новите устройства,който пристигна на най-големите телескопи на планетата. И честно казано, преди една година не беше очевидно за мен, че това би било осъществимо. Преди година не бях готов да кажа, че тази система е непременно необичайно странна, защото ми се струваше, че измерванията не са напълно подкрепени от данни. Но сега, когато има два различни отбора, които измерват скоростта на самите звезди, мисля, че стана ясно, че има нещо странно. "

Резултатите от работата на Даниел бяха представени на конференция на тъмната материя в Принстънския университет и ще бъдат публикувани в астрофизичните списания.

Като цяло нейните изследвания показват, че има цял клас галактики, толкова бедни на тъмна материя.

В търсене на липсваща материя

Някои астрономи са озадачени кактакива галактики биха могли да се образуват и там, където тъмната материя отиваше. Бойлан Колчин казва, че една от възможностите е гравитационното привличане на съседната, много по-голяма галактика, отделена от тъмната материя. Или DF2 и DF4 не могат изобщо да бъдат галактики, а скромни колекции от звезди, прикрити като галактики; в този случай тези изолирани групи от звезди могат да се образуват от сблъскващи се газови струи, излизащи от друго място. Или може да има още по-скучни сценарии, например ориентацията на галактиките спрямо Земята, която влияе неблагоприятно върху получаването на точни спектрални измервания на техните движения.

Едно нещо е сигурно: ако не се появят сериозни съмнения, отсъствието на тъмна материя в галактиките убедително ще покаже, че тази материя се отделя от звезди, газ, прах и друга обикновена материя. А това от своя страна ще укрепи аргумента в полза на съществуването на тъмна материя.

Към днешна дата никой не е открил точнотъмна материя, въпреки десетилетия на активно търсене. Липсата на доказателства подтиква някои астрофизици да търсят алтернативни начини за моделиране на галактиките и да контролират движението си чрез появата на хипотези като "появяваща се гравитация" и "модифицирана нютонова динамика". Привържениците на тези хипотези твърдят, че повечето астрономи смятат, че тъмната материя може да бъде явление, което възниква от физиката, което не разбираме напълно. Но в този случай тези странни галактики ще говорят в полза на факта, че алтернативите са погрешни и че тъмната материя всъщност може да бъде причината.

Е, почакай и виж. Не забравяйте да се абонирате за нашия информационен канал, за да видите първо тъмната материя.