Девятнадцать недавно обнаруженных карликовых галактик, кажется, пропускают свою темную материю, и физики не уверены почему.
Находка резко увеличивает количество галактик, в которых, по-видимому, отсутствует темная материя, таинственный, невидимый материал, который оказывает гравитационное воздействие, но не излучает свет. Считается, что темная материя является ключевым ингредиентом в образовании галактик, поскольку ее гравитация объединяет атомы газа, образуя галактики. Мы можем сказать, что темная материя присутствует в галактике, потому что она заставляет материю в этой галактике вращаться быстрее, чем если бы материя, которую мы видим, составляла всю массу галактики. Это более быстрое завихрение проявилось в каждой галактике, которую можно точно измерить. Однако недавно исследователи обнаружили, что некоторые маленькие галактики, в том числе и эти 19, ведут себя так, как будто в них преобладают барионы - частицы, из которых состоит обычная материя. Доказательства их невидимых ореолов темной материи отсутствуют.
Кайл Оман, астрофизик из Университета Дарема в Соединенном Королевстве, который не принимал участия в этом открытии, сказал, что эти галактики составляют самый длинный список объектов, по-видимому, без темной материи, о которых сообщалось. Но они не первые.
Наиболее широко известное открытие галактики, в которой, по-видимому, отсутствует темная материя, произошло в марте 2018 года. Группа астрофизиков во главе с Питером ван Доккумом, астрофизиком из Йельского университета, показала, что средняя скорость шаровых скоплений в галактике NGC 1052-DF2 соответствует модель галактики только для барионов, хотя многие ставят под сомнение достоверность результата, как сообщает Live Science.
В новейшей статье, опубликованной 25 ноября в журнале Nature Astronomy, идентифицированы 19 галактик без темной материи с использованием того же метода.
«Эти кривые вращения H1 являются более точными», чем метод, использованный командой ван Доккума, - сказал Тиль Савала, астрофизик из Университета Хельсинки. Однако, по его словам, в измерениях все еще существуют «систематические неопределенности», которые еще предстоит устранить.
Например, если угол исходной галактики относительно Земли измерен неправильно, это может испортить расчеты, сказал Оман. И такие события, как сверхновые, могут ускорить газ в нормальной галактике, создавая кривые вращения, которые выглядят с Земли как галактики в этой новой статье, сказал Савала. В любом случае, по словам всех экспертов (включая авторов исследования), требуется дополнительная дополнительная работа для подтверждения претензии на отсутствие темной материи.
Если окажется, что в некоторых галактиках не хватает нормального количества темной материи, то это проблема для современных теорий о том, как образовалась Вселенная.
Физики объясняют, как Вселенная сформировалась и ведет себя, используя модель, известную как лямбда-холодная темная материя (ΛCDM). Он описывает три ключевых свойства вселенной: космологическая постоянная (Λ), темная материя и темная энергия.
ΛCDM объясняет, как образуются галактики, сказал Савала, и не может легко объяснить, как эти конкретные галактики могли образоваться без темной материи.
Оман сказал, что некоторые из приведенных примеров могут быть объяснены ΛCDM. Например, у карликовых галактик в середине скоплений галактик есть много других источников гравитации, чтобы отделить их темную материю. Но в этой статье, сказал Оман, некоторые из галактик без темной материи находятся в одиночестве, далеко от любого другого источника гравитации.
«Это вызов», сказал Оман.
Некоторые исследователи представили доказательства того, что галактики без темной материи являются нокаутирующим ударом в битве между ΛCDM и другим набором теорий, известных как Модифицированная Ньютоновская Динамика (MOND). Теории MOND отвергают темную материю в пользу изменений в физике гравитации. Поскольку гравитация должна действовать повсюду во вселенной, МОНД предсказал, что то, что мы называем темной материей, должно быть повсюду, включая каждую галактику. Но если эти галактики нарушают MOND, они также нарушают ΛCDM, так что на самом деле это не нокаутирующий удар по MOND, сказал Савала.
Физики говорят, что единственный способ выяснить, что происходит, - это изучить эти галактики гораздо более подробно, используя различные инструменты, и подтвердить, что то, что, кажется, происходит там, действительно происходит.
