Dziewiętnaście nowo odkrytych galaktyk karłowatych wydaje się brakować swojej ciemnej materii, a fizycy nie są pewni, dlaczego.
Odkrycie radykalnie zwiększa liczbę galaktyk, które wydają się brakować ciemnej materii, tajemniczego, niewidzialnego materiału, który wywiera siłę grawitacyjną, ale nie emituje światła. Uważa się, że ciemna materia jest kluczowym składnikiem w tworzeniu galaktyk, a jej grawitacja przyciąga atomy gazu, tworząc galaktyki. Możemy stwierdzić, że ciemna materia jest obecna w galaktyce, ponieważ sprawia, że materia w tej galaktyce wiruje szybciej niż gdyby to materia, którą widzimy, tworzyła całą masę galaktyki. To szybsze wirowanie pojawiło się w każdej galaktyce, którą można dokładnie zmierzyć. Jednak ostatnio naukowcy odkryli, że niektóre małe galaktyki, w tym te 19, zachowują się tak, jakby były zdominowane przez bariony - cząstki tworzące zwykłą materię. Brakuje dowodów na ich niewidzialne aureole ciemnej materii.
Kyle Oman, astrofizyk z Durham University w Wielkiej Brytanii, który nie brał udziału w tym odkryciu, powiedział, że galaktyki te stanowią najdłuższą z dotychczas zgłoszonych list pozornie ciemnych obiektów. Ale nie są pierwsi.
Najczęściej zgłaszane odkrycie galaktyki pozbawionej ciemnej materii miało miejsce w marcu 2018 r. Zespół astrofizyków kierowany przez Pietera van Dokkuma, astrofizyka z Uniwersytetu Yale, wykazał, że średnia prędkość gromad kulistych w galaktyce NGC 1052-DF2 jest zgodna model galionowy zawierający tylko baryony, choć wielu kwestionowało zasadność wyniku, jak donosi Live Science.
Najnowszy artykuł, opublikowany 25 listopada w czasopiśmie Nature Astronomy, zidentyfikował 19 galaktyk pozbawionych ciemnej materii przy użyciu tej samej metody.
„Te krzywe rotacji H1 są dokładniejsze” niż metoda stosowana przez zespół van Dokkum, powiedział Till Sawala, astrofizyk z Uniwersytetu Helsińskiego. Powiedział jednak, że nadal istnieją „systematyczne niepewności” w pomiarach, które należy jeszcze rozwiązać.
Na przykład, jeśli kąt galaktyki macierzystej względem Ziemi zostanie nieprawidłowo zmierzony, może to zepsuć obliczenia, powiedział Oman. Wydarzenia, takie jak supernowe, mogą przyspieszyć gaz w normalnej galaktyce, tworząc krzywe obrotu, które wyglądają z Ziemi jak galaktyki w tym nowym artykule, powiedział Sawala. Tak czy inaczej, potrzeba więcej dalszych działań, aby potwierdzić twierdzenie, że nie zawiera ciemnej materii, twierdzą wszyscy eksperci (w tym autorzy badania).
Jeśli jednak okaże się, że w niektórych galaktykach brakuje normalnej ilości ciemnej materii, stanowi to problem dla bieżących teorii powstawania wszechświata.
Fizycy wyjaśniają, w jaki sposób wszechświat powstał i zachowuje się, korzystając z modelu znanego jako zimna ciemna materia Lambda (ΛCDM). Opisuje trzy kluczowe cechy wszechświata: stałą kosmologiczną (Λ), ciemną materię i ciemną energię.
„CDM wyjaśnia sposób powstawania galaktyk, powiedział Sawala, i nie może łatwo wyjaśnić, w jaki sposób te szczególne galaktyki mogły powstać bez ciemnej materii.
Niektóre przykłady, które się pojawiły, powiedział Oman, można wyjaśnić byCDM. Na przykład galaktyki karłowate pośrodku gęstych gromad galaktyk mają wiele innych źródeł grawitacji, które usuwają ich ciemną materię. Ale w tym artykule, Oman powiedział, niektóre z galaktyk pozbawionych ciemnej materii są samotne, dalekie od jakiegokolwiek innego źródła grawitacji.
„To wyzwanie” - powiedział Oman.
Niektórzy badacze przedstawili dowody istnienia galaktyk pozbawionych ciemnej materii jako nokaut w walce między ΛCDM a innym zestawem teorii znanym jako zmodyfikowana dynamika newtonowska (MOND). Teorie MOND odrzucają ciemną materię na rzecz ulepszeń fizyki grawitacji. Ponieważ grawitacja powinna działać wszędzie we wszechświecie, MOND przewidziałby, że to, co nazywamy ciemną materią, powinno być również wszędzie, w tym w każdej galaktyce. Ale jeśli te galaktyki naruszają MOND, naruszają również ΛCDM, więc tak naprawdę nie jest to nokautujący MOND, powiedział Sawala.
Fizycy powiedzieli, że jedynym sposobem, aby dowiedzieć się, co się dzieje, jest zbadanie tych galaktyk bardziej szczegółowo przy użyciu różnych narzędzi i potwierdzenie, że to, co wydaje się tam dziać, naprawdę się dzieje.
