Około 13 milionów lat świetlnych stąd w gwiazdozbiorach Canes Venatici jest chmura. To, na czym się koncentrujemy, to Canes Venatici I, tylko niewielka część Supergromady w Pannie i poruszająca się wraz z rozszerzaniem się Wszechświata. Widzimy w nim galaktykę, która wyróżnia się z tłumu z bardzo dobrego powodu ... ma bardzo mało lub wcale ciemnej materii. Jego nazwa? Messier 94.
Kiedy bardzo utalentowany Pierre Mechain odkrył tę galaktykę 22 marca 1781 roku, zajęło to dwa dni, zanim Charles Messier miał okazję potwierdzić swoją obserwację i skatalogować ją jako obiekt 94. Z notatek Messiera: „Mgławica bez gwiazdy, powyżej Serca Charles [alpha Canum Venaticorum], na równoleżniku gwiazdy nr. 8, szóstej wielkości psów myśliwskich [Canes Venatici], według Flamsteeda: w środku jest olśniewająca, a mgławica [trochę] rozproszona. Przypomina mgławicę znajdującą się poniżej Lepusa, nr 79; ale ten jest piękniejszy i jaśniejszy: M. Mechain odkrył go 22 marca 1781 r. (średnica 2,5 ′) ”.
Podczas gdy większość obserwatorów i niektórych przewodników odniesienia odnosi się do M94 jako galaktyki spiralnej z poprzeczką (Sb), godną uwagi cechą wszystkich jest struktura podwójnego pierścienia - dowód na jądro galaktyczne regionu o niskiej jonizacji linii emisji jądrowej (LINER). Wewnętrzny rdzeń to pierścień wybuchowy, w którym wiele gwiazd formuje się gwałtownie i przechodzi supernowe w zadziwiającym tempie. Wybuchom gwiazd może także towarzyszyć tworzenie się galaktycznych dżetów, gdy materia wpada do centralnej czarnej dziury, tworząc wzór rezonansowy. Mówi C. Munoz-Tunon: „Wybrzuszenie i wewnętrzny pręt napędzają ruch gazu dysku, powodując ruchy do wewnątrz poza pierścieniem H II i na zewnątrz tylko wewnątrz, gromadząc w ten sposób materiał, aby wywołać tworzenie gwiazdy na pierścieniu. W środkowej części pręt kieruje gaz w kierunku środka, co wyjaśnia znaczną ilość gazu w jądrze, pomimo obecności skamieniałości gwiazdy. Specyficzne ruchy opisane w literaturze w odniesieniu do zjonizowanego gazu pierścienia H II można rozumieć jako infalling gazu napotykającego fale uderzeniowe generowane przez węzły wybuchu gwiazdowego na pierścieniu H II i podnoszone ponad dysk galaktyki. Scenariusz powstawania gwiazd rozprzestrzeniający się z jądra na zewnątrz, wykorzystywany do wyjaśnienia pozornego ruchu rozszerzającego się pierścienia HI, nie jest w pełni poparty, w świetle porównania położenia pierścienia HI z położeniem pierścienia FUV. Pierścień FUV osiąga wartość szczytową około 45 48 -48 ″, co może wskazywać na scenariusz powstawania gwiazd rozchodzących się do wewnątrz. ”
Ale kwestia jest dyskusyjna. Według pracy Johna Kormendy i Roberta Kennicutta możliwe jest, że to, co widzimy, jest po prostu iluzją wybuchu gwiazdy spowodowanego naszym kątem widzenia. „Wszechświat jest w fazie przejściowej. We wczesnych czasach ewolucja galaktyczna była zdominowana przez hierarchiczne grupowanie i scalanie, procesy gwałtowne i gwałtowne. W dalekiej przyszłości ewolucja będzie głównie świecka, powolna rearanżacja energii i masy, która wynika z interakcji obejmujących zjawiska kolektywne, takie jak pręty, owalne dyski, struktura spiralna i trójosiowe ciemne halo. Oba procesy są teraz ważne. W tym przeglądzie omówiono świecką ewolucję wewnętrzną, koncentrując się na jednej ważnej konsekwencji, gromadzeniu się gęstych elementów centralnych w galaktykach dyskowych, które wyglądają jak klasyczne, zbudowane przez fuzje wybrzuszenia, ale które powstały powoli z gazu dyskowego. Nazywamy te pseudobulwy. ”
Niezależnie od tego, co spowodowało podwójną strukturę pierścienia i malejące krzywe obrotu - prawdziwa odpowiedź jest wciąż nieuchwytna. Dziwne, że to, co zaproponowano w 2008 roku, sprawiło, że Messier 94 był jeszcze bardziej tajemniczy… brak ciemnej materii.
Dlaczego więc ciemna materia „ma znaczenie”? To łatwe. Znamy jego wpływ grawitacyjny na materię widzialną, dzięki czemu możemy wyjaśnić płaskie krzywe rotacji galaktyk spiralnych, nie mówiąc już o ciemnej materii, która odgrywa centralną rolę w tworzeniu struktury galaktyki i ewolucji galaktyk. Te ustalenia zawdzięczamy Fritzowi Zwicky'emu, który powiedział nam, że wysoki stosunek masy do światła wskazuje na obecność ciemnej materii w galaktykach - tak jak nauczył nas, że ciemna materia odgrywa również rolę w gromadach galaktyk. Myślenie doktora Zwicky'ego było jak dotąd radykalne ... Ale czy jest jeszcze miejsce na radykalne myślenie? Dlaczego nie?
Według pracy Joanny Jalochy, Łukasza Bratka i Marka Kutschery zwykłe świecące gwiazdy i gaz odpowiadają za cały materiał w M94 - bez miejsca na ciemną materię. „Porównanie funkcji masy i praw rotacji na końcu poprzedniego rozdziału ilustruje fakt, że modele ze spłaszczonymi rozkładami masy są bardziej wydajne niż powszechnie stosowane modele zakładające sferyczne halo. Te pierwsze lepiej uwzględniają zarówno wysokie prędkości obrotowe, jak i niską skalę struktury krzywych obrotu i przy zauważalnie mniejszej ilości materii niż te drugie (związek między obrotem a rozkładem masy w modelu dyskowym jest bardzo wrażliwy na gradienty krzywa obrotu). Zastosowanie modelu dyskowego jest uzasadnione dla galaktyk z krzywymi rotacji naruszającymi warunki sferyczności. Jest to konieczny (choć niewystarczający) warunek dla sferycznego rozkładu masy. Obrót galaktyki spiralnej NGC 4736 można w pełni zrozumieć w ramach fizyki newtonowskiej. Znaleźliśmy rozkład masy w galaktyce, który doskonale zgadza się z krzywą rotacji w wysokiej rozdzielczości, zgadza się z rozkładem jasności w paśmie I dającym niski stosunek masy do światła wynoszący 1,2 w tym paśmie przy całkowitej masie 3,43 × 1010 M, oraz jest zgodny z ilością HI obserwowaną w odległych częściach galaktyki, pozostawiając niewiele miejsca (jeśli w ogóle) na ciemną materię. Co niezwykłe, osiągnęliśmy tę spójność bez powoływania się na hipotezę o masywnej ciemnej aureoli ani stosowania zmodyfikowanej grawitacji.
Istnieje klasa galaktyk spiralnych, podobnych do NGC 4736, które nie są zdominowane przez sferyczny rozkład masy przy większych promieniach. Co najważniejsze, w tym obszarze należy dokładnie odtworzyć krzywe obrotu, aby nie przecenić rozkładu masy. Dla danej krzywej obrotu można łatwo ustalić, czy sferyczne halo może być dozwolone przy dużych promieniach, badając funkcję masy Keplerowskiego odpowiadającą krzywej obrotu (tzw. Test sferyczności). Stosując komplementarne informacje o rozkładzie masy, niezależnie od krzywej obrotu, przezwyciężyliśmy problem odcięcia dla modelu dysku, że dla danej krzywej obrotu nie można było jednoznacznie znaleźć rozkładu masy, ponieważ był on zależny od arbitralnej ekstrapolacji krzywej obrotu . ”
Więcej wyjaśnień? Następnie przejdź do MOND - zmodyfikowanej dynamiki newtonowskiej, w której do wyjaśnienia problemu rotacji galaktyki służy modyfikacja drugiego prawa dynamiki Newtona (F = ma). Po prostu stwierdza, że przyspieszenie nie jest liniowo proporcjonalne do siły przy niskich wartościach. Ale czy to zadziała? Kto wie? Jacob Bekenstein mówi: „Zmodyfikowany paradygmat dynamiki newtonowskiej (MOND) Milgroma może pochwalić się wieloma udanymi przewidywaniami dotyczącymi dynamiki galaktycznej; są one tworzone bez założenia, że ciemna materia odgrywa znaczącą rolę. MOND wymaga grawitacji, aby odejść od teorii newtonowskiej w reżimie pozagalaktycznym, w którym przyspieszenia dynamiczne są niewielkie. Do tej pory relatywistyczne teorie grawitacji proponowane jako podstawa MOND albo kolidowały z post-newtonowskimi testami ogólnej teorii względności, albo nie zapewniły znacznego soczewkowania grawitacyjnego, albo naruszały uświęcone zasady, wykazując superluminalne fale skalarne lub pole wektorowe {a priori} ”.
Następnym razem, gdy będziesz obserwować galaktyki, spójrz na galaktykę „Kocie oko”. Nawet mały teleskop ujawni swoje jasne, kontrowersyjne jądro i delikatny kształt. A dzięki wybitnym astrofotografom, takim jak Roth Ritter, możemy zobaczyć o wiele więcej…
Dziękujemy Rothowi Ritterowi z Northern Galactic za podzielenie się jego niesamowitą pracą!
