Od lat sześćdziesiątych astrofizycy postulowali, że oprócz całej materii, którą widzimy, Wszechświat jest również wypełniony tajemniczą, niewidzialną masą. Znana jako „ciemna materia”, jej istnienie zostało zaproponowane w celu wyjaśnienia „brakującej masy” Wszechświata i jest obecnie uważane za jej podstawową część. Teoretycznie nie tylko stanowi około 80% masy Wszechświata, uważa się również, że odegrał on istotną rolę w tworzeniu i ewolucji galaktyk.
Jednak ostatnie odkrycie może rzucić tę całą kosmologiczną perspektywę na bok. Na podstawie obserwacji dokonanych przy użyciu NASA / ESA Kosmiczny teleskop Hubble oraz inne obserwatoria na całym świecie, astronomowie znaleźli pobliską galaktykę (NGC 1052-DF2), która nie wydaje się mieć żadnej ciemnej materii. Obiekt ten jest wyjątkowy wśród badanych dotąd galaktyk i może wymusić ponowną ocenę naszych dominujących modeli kosmologicznych.
Badanie, które szczegółowo opisuje ich odkrycia, zatytułowane „Galaktyka pozbawiona ciemnej materii”, niedawno ukazało się w czasopiśmie Natura. Badanie, prowadzone pod kierunkiem Pietera van Dokkuma z Yale University, obejmowało również członków Instytutu Astronomii im. Maxa Plancka, San Jose State University, University of California Observatories, University of Toronto oraz Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
Na potrzeby badań zespół sprawdził dane z matrycy teleobiektywu Dragonfly (DFA), której użyto do identyfikacji NGC 1052-DF2. Na podstawie danych z Hubble, zespół był w stanie określić jego odległość - 65 milionów lat świetlnych od Układu Słonecznego - a także jej rozmiar i jasność. Ponadto zespół odkrył, że NGC 1052-DF52 jest większa niż Droga Mleczna, ale zawiera około 250 razy mniej gwiazd, co czyni ją galaktyką ultra-rozproszoną.
Jak wyjaśnił van Dokkum, NGC 1052-DF2 jest tak rozproszony, że jest zasadniczo przezroczysty. „Spędziłem godzinę, wpatrując się w ten obraz” - powiedział. „To zdumiewające: gigantyczna kropla tak rzadka, że widać za nią galaktyki. To dosłownie przezroczysta galaktyka. ”
Korzystając z danych z Sloan Digital Sky Survey (SDSS), Gemini Observatory i Keck Observatory, zespół badał galaktykę bardziej szczegółowo. Mierząc dynamiczne właściwości dziesięciu gromad kulistych krążących wokół galaktyki, zespół był w stanie wywnioskować niezależną wartość masy galaktyki - która jest porównywalna z masą gwiazd w galaktyce.
Doprowadziło to zespół do wniosku, że albo NGC 1052-DF2 zawiera co najmniej 400 razy mniej ciemnej materii niż przewiduje się dla galaktyki o jej masie, albo wcale. Takie odkrycie jest bezprecedensowe w historii współczesnej astronomii i przeczyło wszelkim przewidywaniom. Jak wyjaśnił Allison Merritt - astronom z Yale University, Max Planck Institute for Astronomy i współautor na papierze -
„Tradycyjnie uważa się, że ciemna materia stanowi integralną część wszystkich galaktyk - klej, który je utrzymuje, oraz leżące pod nią rusztowania, na których są zbudowane… Nie ma teorii, która przewidywałaby tego rodzaju galaktyki - sposób, w jaki faktycznie zajmujesz się formowaniem jednej z tych rzeczy, jest całkowicie nieznany. ”
„Ta niewidzialna, tajemnicza substancja jest zdecydowanie najbardziej dominującym aspektem każdej galaktyki. Znalezienie galaktyki bez niej jest całkowicie nieoczekiwane; kwestionuje standardowe idee działania galaktyk ”- dodał van Dokkum.
Należy jednak zauważyć, że odkrycie galaktyki bez ciemnej materii nie obala teorii, że ciemna materia istnieje. W rzeczywistości pokazuje jedynie, że ciemna materia i galaktyki mogą być oddzielone, co może oznaczać, że ciemna materia jest związana ze zwykłą materią jedynie siłą inną niż grawitacja. Jako taki może faktycznie pomóc naukowcom dopracować ich teorie o ciemnej materii i jej roli w tworzeniu i ewolucji galaktyk.
W międzyczasie naukowcy mają już pewne pomysły, dlaczego w NGC 1052-DF2 brakuje ciemnej materii. Z jednej strony mogło to być wynikiem kataklizmu, w którym narodziny wielu masywnych gwiazd zmiotły cały gaz i ciemną materię. Z drugiej strony wzrost pobliskiej masywnej galaktyki eliptycznej (NGC 1052) miliardy lat temu mógł odegrać rolę w tym niedoborze.
Teorie te nie wyjaśniają jednak, jak powstała galaktyka. Aby rozwiązać ten problem, zespół analizuje zdjęcia wykonane przez Hubble'a 23 innych ultra-rozproszonych galaktyk pod kątem większej liczby galaktyk z niedoborem ciemnej materii. Znaleźli już trzy, które wydają się podobne do NGC 1052-DF2, co może wskazywać, że galaktyki pozbawione ciemnej materii mogą być stosunkowo częstym zjawiskiem.
Jeśli te ostatnie odkrycia coś pokazują, oznacza to, że Wszechświat jest jak cebula. Właśnie wtedy, gdy wydaje ci się, że to rozgryzłeś, odrywasz dodatkową warstwę i znajdujesz zupełnie nowy zestaw tajemnic. Wykazują również, że po 28 latach wiernej służby, Kosmiczny teleskop Hubble wciąż jest w stanie nauczyć nas nowych rzeczy. Dobrze, że premiera jego następcy została opóźniona do 2020 roku!
