tila

Kahdessa galaksissa ei löytynyt pimeää ainetta. Mitä tapahtuu

Aivan kuten aallonmurtaja lampi osoittaa,että joku heitti kivi, juoksi vesimittaria tai hyppäsi sammakkoa, salaperäisen aineen - pimeän aineen - olemassaolo määräytyy sen laajasta vaikutuksesta avaruuteen. Tähtitieteilijät eivät voi tarkkailla sitä suoraan, mutta tumman aineen painovoima määrittää galaksien syntymisen, muodon ja liikkeen. Tämä tekee viime vuoden löytymisestä melko odottamattoman: oudossa diffuusissa galaksissa ei ollut yhtään pimeää ainetta. Ajattele, että kaikki on? Kuten ei.

Galaksit, joilla ei ole pimeää ainetta

Jotkut tiedemiehet ovat tyytyväisiä tähän löydökseen. Toiset ilmaisivat epäilyksensä ja arvostelivat galaksin etäisyyden ja liikkeen mittaamista. Panokset ovat suuria: jos tässä galaksissa ei todellakaan ole tarpeeksi pimeää ainetta, tämä vahvistaa paradoksaalisesti tämän aineen olemassaolon.

Ja niin, alkuperäinen joukkue hankkilisätodisteita, jotka tukevat sen alkuperäistä löytämistä. Lisäksi havaittiin toinen galaksi, jolla oli samanlaisia ​​oireita. Silloin, kun aiemmin oli yksi ultradiffuusinen galaksi, jossa ei ollut pimeää ainetta (ensi silmäyksellä), nyt on kaksi.

"Yksi objekti voidaan aina poistaa yksisarvisena,mutta heti kun löydät kaksi yksisarvista, alat miettiä yksisarvisten mahdollista olemassaoloa ”, sanoo Teksasin yliopiston tähtitieteilijä Michael Boylan-Kolchin, joka ei osallistunut tähän tutkimukseen. "Ja sitten alat miettiä, mistä he tulevat, mitä niiden ominaisuuksia ovat ja kuinka yleisiä he ovat."

Etsitkö yksisarvisia

Kaksi meitä kiinnostavaa galaksia ovat hyvin himmeitä jaovat kaukana maasta: fotonit heidän tähtiklustereistaan ​​alkoivat matkustaa planeettamme kohti dinosaurusten viimeisinä päivinä, noin 65 miljoonaa vuotta sitten. Ensimmäinen galaksi NGC 1052-DF2 on noin Linnunradan koko, mutta sisältää 100 kertaa vähemmän tähtiä. Uusi galaksi NGC 1052-DF4 sijaitsee samassa osassa taivasta ja on kooltaan ja massaltaan sama.

Viime vuoden maaliskuussa Shanin johtamat tutkijatDaniel ja Peter van Dokkum Yalen yliopistosta julkaisivat tutkimuksen, jossa arvioitiin NGC 1052-DF2: n kokoa tarkkailemalla sen tähtivaloa sekä sitä ympäröivien tähtiklusterien liikkeitä. Jos NGC 1052-DF2 sisälsi niin paljon pimeää ainetta kuin astronomit normaalisti odottavat siitä, tumma aine lisäisi näiden tähti-ilmiöiden kiertonopeuksia. Mutta he liikkuvat hitaasti, mikä viittaa siihen, että tumma aine puuttuu. Kriitikot väittävät, että näiden tähtiklusterien nopeudet laskettiin väärin - ja vaikka niiden laskelmat olisivat oikein, vain 10 tähden klustereiden näytekoko oli liian vaatimaton määrittämään NGC 1052-DF2: n tumman aineen varannot luotettavasti.

Lokakuussa Danieli päätti käsitellä tätä kysymystä,käyttäen toista tekniikkaa. Hän otti Keck Cosmic Web Imagerin, uuden instrumentin, joka on äskettäin asennettu Heckaiissa sijaitsevan jättiläisen Keck-teleskoopin takana, 10-metrisen ensisijaisen peilin. Tämä laite voi mitata valoa erittäin heikoista esineistä, joilla on erittäin korkea resoluutio, joten se on ihanteellinen työkalu ultraiffuusio galaksien, kuten NGC 1052-DF2, tutkimiseen. Tämä työkalu oli niin hyvä, että Danielin ei enää tarvinnut tutkia tähtiklusterin liikkeitä galaksin massan määrittämiseksi. Sen sijaan se voisi saada massan suoraan käyttämällä galaksin tähtivaloa.

Tietojen mukaan tähtivalo sisältääpaljon häntä Jakamalla valo sen väreihin (tätä kutsutaan spektroskopiaksi), tiedemiehet voivat määrittää tähtien koostumuksen, sen iän, liikkeen suunnan avaruudessa ja nopeuden. Suurin osa tästä informaatiosta lähetetään spektriviivojen muodossa - lineaariset elementit, jotka on upotettu tähtien spektriin säteilyn tai erilaisten kemiallisten elementtien absorption vuoksi. Keck-työkalulla mitattiin noin 10 miljoonan tähden spektri DF2-galaksissa. Galaksin nopeimpien ja hitaimpien tähtien välisen leviämisen koko antaa käsityksen siitä, kuinka paljon asiaa on vuorovaikutuksessa niiden kanssa. Mitä suurempi asia - tumma tai jokin muu - mitä suurempi on tähtien nopeuksien vaihtelu.

"Omalle yllätyksellemme me mitasimmeerittäin kapeat spektrilinjat, jotka jättävät hyvin vähän tilaa suuremmalle massalle kuin tähdistä galaksiin tuoma massa ”, Daniel sanoo. Tumma aine ei yksinkertaisesti ole paikka.

Samaan aikaan Eric Emcell Euroopan etelästäseurantakeskukset ja kollegat tutkivat galaksia Chilen Atacaman autiomaassa sijaitsevalla erittäin suurella teleskoopilla. He löysivät myös matalan nopeuden dispersiota, joka tukee poissaolevaa pimeää ainetta.

Nicholas Martin, Strasbourgin tähtitieteilijäRanskan yliopisto oli yksi alkuperäisen artikkelin kriitikoista. Viime vuonna julkaistussa paperissa hän väitti, että oli liian vaikeaa arvioida DF2-galaksin massaa ympäröivän tähtiklusterin liikkeiden perusteella. Martin sanoo kuitenkin, että Danielin ja Emsellin viimeisimmät tulokset ovat vakuuttuneita.

"Uudet laitteet mahdollistivat tämän,jotka saapuivat planeetan suurimpiin kaukoputkiin. Ja rehellisesti, vuosi sitten minulle ei ollut selvää, että tämä olisi mahdollista. Vuosi sitten en ollut valmis sanomaan, että tämä järjestelmä olisi välttämättä outo, koska minusta tuntui, että tiedot eivät tukeneet täysin mittauksia. Mutta nyt, kun on olemassa kaksi erilaista joukkoa, jotka mittaavat itse tähtien nopeusaluetta, mielestäni tuli selväksi, että on outo asia. "

Danielin työn tulokset esiteltiin Princetonin yliopistossa järjestetyssä pimeän aineen konferenssissa ja julkaistaan ​​Astrophysical Journal Letters -lehdessä.

Yleensä hänen tutkimuksensa osoittaa, että on olemassa koko luokan galakseja niin huonoina pimeässä aineessa.

Etsitkö puuttuvaa asiaa

Jotkut tähtitieteilijät ovat hämmentyneitä siitä, mitentällaisia ​​galakseja voitaisiin muodostaa ja missä pimeä aine meni. Boylan Kolchin sanoo, että yksi mahdollisuuksista on naapurimaiden, paljon suuremman galaksin painovoima, erotettu pimeästä aineesta. Tai DF2 ja DF4 eivät ehkä ole galaksit ollenkaan, mutta vaatimattomat kokoelmat tähdistä, jotka on peitetty galakseiksi; tässä tapauksessa nämä eristetyt tähtiryhmät voivat muodostua toisesta sijainnista peräisin olevien kaasusuihkujen törmäyksestä. Tai voi olla vielä tylsämpiäkin skenaarioita, esimerkiksi galaksien suuntautuminen maapalloon nähden, mikä vaikuttaa haitallisesti niiden liikkeiden tarkkojen spektrimittausten saamiseen.

Yksi asia on varma: jos ei esiinny painavia epäilyjä, pimeän aineen puuttuminen galakseissa osoittaa vakuuttavasti, että tämä asia on erotettavissa tähdistä, kaasusta, pölystä ja muista tavallisista aineista. Ja tämä puolestaan ​​vahvistaa väitettä tumman aineen olemassaolon puolesta.

Tähän mennessä kukaan ei ole löytänyt tarkastitummaa ainetta, huolimatta vuosikymmenien aktiivisesta hausta. Todisteiden puuttuminen johti siihen, että jotkut astrofysiikan ammattilaiset etsivät vaihtoehtoisia tapoja galaksien mallinnukseen ja niiden liikkumisen ohjaamiseen hypoteesien, kuten "nousevan painovoiman" ja "modifioidun Newtonin dynamiikan" kautta. Näiden hypoteesien kannattajat väittävät, että useimmat tähtitieteilijät uskovat, että tumma aine voi olla fysiikasta johtuva ilmiö, jota emme täysin ymmärrä. Mutta tässä tapauksessa nämä outot galaksit kannattavat sitä, että vaihtoehdot ovat vääriä ja että pimeä aine voi itse asiassa olla syy.

Odota ja katso. Älä unohda tilata uutissyötteemme nähdäksesi pimeän aineen ensin.

Facebook -ilmoitus EU: lle! Sinun täytyy kirjautua sisään nähdäksesi ja julkaistaksesi FB -kommentteja!