Галактика без темної матерії: нова знахідка Габбла виходить за межі теорії

Використовуючи космічний телескоп Габбл та наземні інструменти, астрономи натрапили на “унікальний астрономічний об’єкт” – галактику, яка практично не містить темної матерії.

Вперше в історії спостережень у ближньому космосі відкрито галактику, у якій практично відсутня темна матерія. NGC 1052-DF2 одразу спантеличила астрономів, оскільки структура цього утворення піддає сумніву наявні теорії формування галактик.

Що не так з NGC 1052-DF2?

Астрономи встановили, що NGC 1052-DF2 віддалена від нас на 65 мільйонів світлових років та знаходиться у групі галактик, де головне місце посідає масивна еліптична галактика NGC 1052.

Ділянка космосу довкола NGC 1052-DF2
Ділянка космосу довкола NGC 1052-DF2, яка практично невидима на цьому зображенні. Вона розташовується на південному заході від NGC 1052 – на схід від яскравої червоної зорі HD 16873. Джерело: ESA/Hubble, NASA, Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: Davide de Martin

За словами дослідників, ми маємо справу з галактикою більшою за наш Чумацький Шлях, яка, втім, налічує у 250 разів менше зір.

“Я витратив години, витріщаючись на це зображення,”

– так коментує побачене на знімку Габбла дослідник Пітер ван Доккум з Єльського університету –

“Ця річ вражає: гігантська сфера має настільки низьку щільність, що ви можете побачити галактики позаду неї. Це практично прозора галактика.”

Астрономи провели математичні розрахунки руху десяти сферичних зоряних скупчень, що оберталися навколо NGC 1052-DF2. Так вони змогли незалежно встановити масу галактики. Виявилось, що маса NGC 1052-DF2 майже дорівнює масі зір, з яких вона складається.

Висновок був доволі простим, проте мав величезні наслідки: NGC 1052-DF2 містила у 400 разів меншу кількість темної матерії у порівнянні з очікуваними показниками для еліптичних галактик такого розміру. Ба більше, ця неординарна галактика взагалі може бути позбавлена темної матерії.

Але, на хвилинку, в чому проблема? Річ у тім, що досі швидкість обертання зір у галактиках, які ми спостерігали, неможливо було пояснити виходячи з їхньої наявної маси – видимої матерії. Будь яка комп’ютерна модель показувала, що з такою швидкістю обертання зорі у галактиках мали б розлітатися у різні боки.

Приклад прояву відцентрової сили
Прояв відцентрової сили на прикладі каруселі. Рух по колу викликає відцентрову силу, яка відтягує людей у кріслах від центру. Цю силу компенсує реакція натягнутих тросів. У космосі цю роль виконує гравітація.

На них діє відцентрова сила, яка відштовхує масу від центру обертання через інерцію об’єкта, і для утримання усіх зір галактики вкупі необхідна сила, яка б тягнула їх у зворотному напрямку – гравітація. Зрештою, астрофізики винайшли пояснення у вигляді темної матерії, яка робила свій внесок у гравітацію та змушувала моделі працювати так само, як галактики в об’єктиві Габбла.

Зліва: симульована галактика без темної матерії. Справа: галактика з пласкою кривою обертання, яка припускається за наявності темної матерії. Джерело: Ingo Berg

Жодна теорія не пояснює знахідку

“Темна матерія традиційно вважалася складовою частиною всіх галактик – клеєм, який утримує їх вкупі та окреслював каркас, на якому вони утворилися,”

– пояснює Еллісон Мерріт, співавтор дослідження з Єльського університету та Астрономічного інституту Макса Планка, Німеччина.

За словами його колеги ван Доккума, досі таємнича невидима субстанція була головним аспектом будь-якої галактики. Відкриття галактики, позбавленої цієї субстанції, є абсолютно неочікуваною подією та кидає виклик усім стандартним ідеям про те, як вони “працюють”.

NGC 1052-DF2
Галактика NGC 1052-DF2. Ця дивна галактика настільки розпорошена, що крізь неї можна побачити інші віддалені галактики. Враховуючи колір зоряних скупчень, астрономи припустили, що її вік становить близько 10 мільярдів років. Однак навіть зоряні скупчення відрізняються своїми нетиповими розмірами – вони вдвічі більші за ті, які спостерігали раніше. Водночас, її головна відмінність полягає у відсутності темної матерії. Джерело: NASA, ESA, та P. van Dokkum (Yale University)

“Не існує теорії, яка б передбачала існування такої галактики: як можна досягти формування такого роду утворення абсолютно невідомо,”

– зазначив Мерріт.

Астрономи уважно ставляться до свого нового відкриття. Фактично, існування галактики без темної матерії суперечить теоріям, які намагалися пояснити небесну механіку без участі темної матерії. Трохи неінтуїтивне твердження, але NGC 1052-DF2 вказує на те, що темна матерія є якоюсь відокремленою від галактик субстанцією.

Якщо темна матерія не є постійним мешканцем галактик у відомому всесвіті, її взаємодія зі звичайною (видимою) матерією може дійсно обмежуватись лише силами гравітаційного тяжіння.

Дослідники припускають, що у минулому NGC 1052-DF2 могла пережити певний катаклізм. Можливо, коли у ній народилась велика кількість масивних зір, їхні хвилі винесли увесь газ та темну матерію за межі галактики. Або, можливо, її масивна сусідка NGC 1052 якимось чином вплинула на її стан мільярди років тому…

Поки що, це лише спекуляції на тему минулого NGC 1052-DF2. Ці гіпотези жодним чином не пояснюють виникнення та формування чудернацької галактики. Астрономи вже працюють з 23 галактиками, які потрапили до поля зору Габбла та також мають ознаки браку темної матерії. Три з них дуже нагадують NGC 1052-DF2. Можливо, розгадка вже поряд.

Nature (2018), doi: 10.1038/nature25767

The post Галактика без темної матерії: нова знахідка Габбла виходить за межі теорії appeared first on Science Ukraine.

Джерело та деталі: Галактика без темної матерії: нова знахідка Габбла виходить за межі теорії

Місія онлайн-видання Science Ukraine є амбітною та, водночас, важливою для всього суспільства – змінити уявлення про науково-популярну журналістику в Україні; ми створюємо сучасне українське науково-популярне медіа. Ми не абстрагуємось на поверхневій інформації зі ЗМІ, а формуємо та об’єднуємо джерела. Ми навчаємось та навчаємо.

Updated: 30.03.2018 — 09:43
2012 - 2017 © Іменка - RSS новини з сайтів України | Підтримка: Діал інформаційна система | Двигунець: Wordpress | Тема: Frontier