Prostor

Ve dvou galaxiích nenalezla temnou hmotu. Co se děje

Stejně jako zvlnění rybníka naznačuje,že někdo hodil kámen, běžel vodoměr nebo skočil žábou, existence tajemné látky - temné hmoty - je dána jejím rozsáhlým vlivem na prostor. Astronomové ji nemohou pozorovat přímo, ale gravitace temné hmoty určuje narození, tvar a pohyb galaxií. Tím je objev loňského roku zcela nečekaný: v podivné, rozptýlené galaxii nebyla vůbec nalezena žádná temná hmota. Myslíš, že je to všechno? Jako by ne.

Galaxie bez temné hmoty

Někteří vědci tento objev uvítali. Jiní vyjádřili své pochybnosti a kritizovali měření vzdálenosti a pohybu galaxie. V sázce jsou vysoké: pokud v této galaxii opravdu není dost tmavé hmoty, paradoxně to potvrdí existenci této látky.

A tak původní tým získaldalší důkazy podporující jeho počáteční objev. Dále byla objevena druhá galaxie s podobnými příznaky. Tam, kde bývala jedna ultradifuzní galaxie bez temné hmoty (na první pohled), jsou nyní dvě.

"Jeden objekt může být vždy odepsán jako jednorožec,ale jakmile najdete dva jednorožce, začnete přemýšlet o možné existenci jednorožců, “říká Michael Boylan-Kolchin, astronom z Texaské univerzity v Austinu, který se této studie neúčastnil. "A pak začnete přemýšlet o tom, odkud pocházejí, jaké jsou jejich vlastnosti a jak jsou běžné."

Hledáte jednorožce

Tyto dvě galaxie, které nás zajímají, jsou velmi slabéjsou daleko od Země: fotony z hvězdokup se začaly pohybovat směrem k naší planetě v posledních dnech dinosaurů, asi před 65 miliony lety. První galaxie NGC 1052-DF2 je o velikosti Mléčné dráhy, ale obsahuje 100krát méně hvězd. Nová galaxie NGC 1052-DF4 se nachází ve stejné části oblohy a má přibližně stejnou velikost a hmotnost.

V březnu loňského roku vědci pod vedením ShaniDaniel a Peter van Dokkum z Yale University publikovali studii, která odhadovala velikost NGC 1052-DF2, pozorovala jeho hvězdné světlo, stejně jako pohyby hvězdokup, které ho obklopují. Kdyby NGC 1052-DF2 obsahoval tolik temné hmoty, jakou astronomové obvykle očekávají, temná hmota by zvýšila oběžné rychlosti těchto hvězdných jevů. Ale pohybují se pomalu, což naznačuje, že chybí temná hmota. Kritici argumentují, že rychlosti těchto hvězdných shluků byly nesprávně vypočítány - a dokonce jestliže jejich výpočty byly správné, velikost vzorku jen 10 hvězdných shluků byla příliš skromná, aby spolehlivě určila zásoby tmavé hmoty v NGC 1052-DF2.

V říjnu se Danieli rozhodl tento problém vyřešit,použitím jiné techniky. Vzala si Keck Cosmic Web Imager, nový nástroj, který byl nedávno instalován za obřím dalekohledem Keck na Havaji, což je 10metrové primární zrcadlo. Toto zařízení může měřit světlo z velmi slabých objektů s extrémně vysokým rozlišením, což z něj činí ideální nástroj pro studium ultradifuzních galaxií, jako je NGC 1052-DF2. Tento nástroj byl tak dobrý, že Daniel už nemusel studovat pohyby hvězdokupy, aby určil hmotnost galaxie. Místo toho by mohla dostat hmotu přímo pomocí hvězdného světla galaxie.

Pokud jde o informace, hvězdné světlo obsahujehodně z ní Rozdělením světla do jeho základních barev (to se nazývá spektroskopie) mohou vědci určit složení hvězdy, jejího stáří, směru pohybu v prostoru a rychlosti. Většina těchto informací je přenášena ve formě spektrálních čar - lineárních prvků vložených do spektra hvězdy v důsledku záření nebo absorpce různých chemických prvků. Nástroj Keck měřil spektrum asi 10 milionů hvězd v DF2 galaxii. Velikost šíření mezi nejrychlejšími a nejpomalejšími hvězdami v galaxii dává představu o tom, kolik hmoty s nimi interaguje. Čím větší je hmota - tmavá nebo nějaká jiná - tím větší je variabilita rychlostí hvězd.

„Na naše vlastní překvapení jsme změřiliextrémně úzké spektrální čáry, které ponechávají jen velmi málo místa pro větší hmotnost než hmota zavedená hvězdami do galaxie, “říká Daniel. Temná hmota není prostě místo.

Mezitím Eric Emcell z evropského jihuobservatoř a její kolegové zkoumali galaxii pomocí velmi velkého dalekohledu v chilské poušti Atacama. Našli také rozptyl s nízkou rychlostí, který podporuje absenci scénáře temné hmoty.

Nicholas Martin, astronom ze ŠtrasburkuUniverzita ve Francii byla jedním z kritiků původního článku. V následujícím příspěvku publikovaném v loňském roce argumentoval, že je příliš těžké odhadnout hmotnost galaxie DF2 na základě pohybů okolního hvězdokupy. Martin ale říká, že ho nedávné výsledky Daniela a Emsella uklidnily.

"To bylo možné díky novým zařízením,kdo přišel k největším dalekohledům na planetě. A upřímně, před rokem mi nebylo jasné, že by to bylo možné. Před rokem jsem nebyl připraven říci, že by tento systém byl nutně podivný, protože se mi zdálo, že měření nejsou plně podporována údaji. Ale teď, když existují dva různé týmy, které měřily rozsah rychlostí samotných hvězd, myslím, že bylo zřejmé, že je tu zvláštní věc. “

Výsledky Danielovy práce byly prezentovány na konferenci temné hmoty na Princetonské univerzitě a budou publikovány v Astrophysical Journal Letters.

Její výzkum obecně naznačuje, že v temné hmotě je celá třída galaxií tak chudá.

Při hledání chybějících věcí

Někteří astronomové jsou zmateni, jaktyto galaxie by mohly být vytvořeny a tam, kde temná hmota šla. Boylan Kolchin říká, že jednou z možností je gravitační tah sousední, mnohem větší galaxie, oddělené od temné hmoty. Nebo, DF2 a DF4 nemusí být galaxie vůbec, ale skromné ​​sbírky hvězd maskovaných jako galaxie; v tomto případě se tyto izolované skupiny hvězd mohou tvořit z kolidujících plynových proudů vycházejících z jiného místa. Nebo mohou existovat ještě nudnější scénáře, například orientace galaxií vůči Zemi, což nepříznivě ovlivňuje získání přesných spektrálních měření jejich pohybů.

Jedna věc je jistá: pokud se neobjeví žádné vážné pochybnosti, absence tmavé hmoty v galaxiích přesvědčivě ukáže, že tato hmota je oddělitelná od hvězd, plynu, prachu a jiných běžných látek. A to zase posílí argument ve prospěch existence temné hmoty.

K dnešnímu dni nikdo přesně nenalezltemná hmota, navzdory desetiletím aktivního vyhledávání. Nedostatek důkazů přiměl některé astrofyziky, aby hledali alternativní způsoby modelování galaxií a kontroly jejich pohybu prostřednictvím vzniku hypotéz, jako je „vznikající gravitace“ a „modifikovaná newtonovská dynamika“. Zastánci těchto hypotéz argumentují, že většina astronomů věří, že temná hmota může být fenomén, který vzniká z fyziky, kterou plně nerozumíme. Ale v tomto případě budou tyto podivné galaxie hovořit ve prospěch skutečnosti, že alternativy jsou špatné a že temná hmota může být příčinou.

Počkej a uvidíš. Nezapomeňte se přihlásit k odběru našich novinek, abyste viděli temnou hmotu jako první.