Наша картина космічної еволюції може бути поставлена під сумнів відкриттям масивної галактики, в якій, схоже, відсутня темна матерія.
Темна матерія, на яку припадає близько 85% речовини у Всесвіті, схоже, відсутня в галактиці NGC 1277, що входить до складу скупчення галактик Персея. Галактика, розташована на відстані 240 мільйонів світлових років від Землі, є першим конгломератом зірок, планет, пилу і газу розміром з Чумацький Шлях, в якому виявлено відсутність темної матерії.
“Цей результат не вписується в загальноприйняті космологічні моделі, які включають темну матерію”, – сказав у своїй заяві керівник відкриття і дослідник з Університету Ла-Лагуни Себастьєн Комерон.
Темна матерія фактично невидима, оскільки вона не взаємодіє зі світлом, як звичайна матерія, з якої складаються зірки, планети та ми самі. Однак про її присутність можна судити за гравітаційними взаємодіями. Існування цієї тіньової субстанції було вперше припущено, коли астрономи спостерігали масивні галактики, що оберталися так швидко, що розлетілися б, якби не гравітаційний вплив якоїсь невидимої маси, що утримує їх разом.
Цей факт наштовхнув вчених на думку, що всі великі галактики загорнуті в оболонку з темної матерії, і це стало важливим припущенням у розвитку теорій галактичної еволюції. Але відкриття галактики, яка, схоже, не містить темної матерії, ставить під сумнів це припущення.
NGC 1277 вважається космічним реліктом, оскільки вона мало взаємодіє з іншими галактиками, що її оточують. Такі галактики вважаються залишками гігантських галактик, які існували в ранньому Всесвіті. Таким чином, ці реліктові галактики допомагають астрономам зрозуміти, як формувалися перші галактики.
Щоб допомогти в цьому напрямку досліджень, Комерон та його колеги спостерігали реліктову галактику NGC 1277 за допомогою інструменту, який називається спектрограф інтегрального поля. Це дозволило їм скласти карту руху галактики, визначити її масу і те, як вона розподілена.
Це показало, що розподіл загальної маси NGC 1277 – яка повинна включати темну матерію – такий самий, як і розподіл маси її повсякденного матеріального вмісту, тобто зірок, пилу, газу і планет. Це означає, що в радіусі галактики вміст темної матерії не може перевищувати 5%, але отримані результати більше відповідають повній відсутності темної матерії в NGC 1277.
Це дивно, оскільки сучасні моделі космічної еволюції, включаючи стандартну модель космології, припускають, що NGC 1277 повинна складатися з темної матерії від 10% до 70%.
“Ця розбіжність між спостереженнями та тим, що ми очікували, є загадкою і, можливо, навіть викликом для стандартної моделі”, – сказав член команди та дослідник Університету Ла-Лагуни Ігнасіо Трухільйо.
Вчені, які стоять за цим відкриттям, мають кілька ідей щодо того, чому в NGC 1277 так мало темної матерії.
“Одна з них полягає в тому, що гравітаційна взаємодія з навколишнім середовищем у скупченні галактик, в якому знаходиться ця галактика, позбавила її темної матерії, – каже член команди та дослідниця Університету Ла-Лагуни Анна Ферре-Матеу. “Інша версія полягає в тому, що темна матерія була витіснена з системи, коли галактика утворилася в результаті злиття протогалактичних фрагментів, що призвело до виникнення реліктової галактики”.
Команда не повністю задоволена жодним з пояснень і тому продовжить дослідження NGC 1277 за допомогою телескопа Вільяма Гершеля (WHT) в обсерваторії Роке-де-лос-Мучачос на канарському острові Ла-Пальма.
Якщо майбутні дослідження підтвердять, що ця реліктова галактика не містить найзагадковішої форми матерії у Всесвіті, вчені вважають, що це не поставить під сумнів існування темної матерії взагалі. Навпаки, команда вважає, що це кине виклик альтернативам моделям темної матерії, так званим теоріям модифікованої гравітації.
“Хоча темна матерія в конкретній галактиці може бути втрачена, модифікований закон гравітації повинен бути універсальним; він не може мати винятків”, – сказав Трухільйо. “Отже, галактика без темної матерії є спростуванням такого типу альтернативи темній матерії”.
Переконливих відповідей, однак, доведеться почекати, визнав Комерон. “Загадка того, як масивна галактика може сформуватися без темної матерії, залишається загадкою”, – підсумував вчений.
Читайте також: