Международные исследования под руководством Института астрофизики Канарских островов (IAC) и Университета Ла-Лагуна (ULL) обнаружили первое свидетельство существования массивной галактики без темной материи. Результатом является вызов текущей стандартной модели космологии.
 |
| Сравнение обычной галактики (ESO 325-G004), окутанной ореолом темной материи, занимающей самую тяжелую пластину по весовой шкале, и галактикой NGC 1277 (слева), у которой изучение распределения массы выявляет отсутствие темной материи. (Фото: scitechdaily.com) |
Группа ученых во главе с исследователем из IAC и Университета Ла-Лагуна (ULL) Себастьяном Комероном обнаружила, что галактика NGC 1277 не содержит темной материи. Это первый случай, когда массивная галактика (масса которой в несколько раз превышает массу Млечного Пути) не демонстрирует доказательств существования этого невидимого компонента Вселенной. «Этот результат не согласуется с принятыми в настоящее время космологическими моделями, включающими темную материю», — объясняет Комерон.
Современные космологические модели
В современной стандартной модели космологии массивные галактики содержат значительное количество темной материи, типа материи, которая не взаимодействует так, как обычная материя; единственным свидетельством его существования является сильное гравитационное притяжение, которое оно оказывает на звезды и газ поблизости, и это взаимодействие можно наблюдать.
NGC 1277 и реликтовые галактики
NGC 1277 считается прототипом «реликтовой галактики», что означает галактику, которая не взаимодействовала со своими соседями. Галактики этого типа очень редки, и их считают остатками гигантских галактик, сформировавшихся в ранние дни существования Вселенной.
«Важность реликтовых галактик, помогающих нам понять, как образовались первые галактики, была причиной, по которой мы решили наблюдать NGC 1277 с помощью спектрографа интегрального поля», — объясняет Комерон.
Понимание массового распространения
Команда создала кинематические карты из спектров, которые позволили им установить распределение массы внутри галактики в радиусе примерно до 20 000 световых лет. Было установлено, что распределение массы в NGC 1277 соответствует исключительно распределению звезд. Отсюда они сделали вывод, что в пределах наблюдаемого радиуса не может быть более 5% темной материи, хотя наблюдения согласуются с полным отсутствием этого компонента.
Несоответствие космологическим моделям
Однако существующие космологические модели предсказывают, что галактика с массой NGC 1277 должна иметь не менее 10 % своей массы в виде темной материи, максимум 70 % в этой форме. «Это несоответствие между наблюдениями и тем, что мы ожидаем, является загадкой и, возможно, даже вызовом для стандартной модели», — отмечает Игнасио Трухильо, исследователь из IAC и ULL, участвовавший в исследовании.
Объяснение отсутствия темной материи
В исследовании предлагаются два возможных объяснения отсутствия темной материи в NGC 1277. «Одно из них заключается в том, что гравитационное взаимодействие с окружающей средой внутри скопления галактик, в котором расположена эта галактика, лишило темную материю», — комментирует Анна Ферре-Матеу. исследователь IAC и ULL, который также участвовал в исследовании. «Другая состоит в том, что темная материя была вытеснена из системы, когда галактика сформировалась в результате слияния протогалактических фрагментов, что привело к возникновению реликтовой галактики».
Оставшиеся вопросы
Ни одно из этих объяснений полностью не удовлетворяет авторов исследования, «поэтому загадка того, как массивная галактика может образоваться без темной материи, остается загадкой», — настаивает Комерон. Чтобы продолжить исследование тайны, команда планирует провести новые наблюдения с помощью инструмента WEAVE на телескопе Уильяма Гершеля (WHT) в обсерватории Роке-де-лос-Мучачос на Канарском острове Ла-Пальма.
Последствия для теорий темной материи
Если этот результат, что NGC 1277 не имеет темной материи, подтвердится, это поставит под сомнение альтернативные модели темной материи, а именно теории, в которых гравитация видоизменяется, а большая часть гравитационного притяжения внутри галактик обусловлена незначительное изменение закона гравитации в больших масштабах. «Хотя темная материя в конкретной галактике может быть потеряна, модифицированный закон всемирного тяготения должен быть универсальным, он не может иметь исключений, так что галактика без темной материи является опровержением такого рода альтернативы темной материи», — отмечает Трухильо.
Howard Jeffrey Bender, Ph.D.
ReplyDeleteThere’s a lot of uncertainty about NGC 1277, not to mention the uncertainty about what Dark Matter is! One possibility, from a view of String Theory, is that Dark Matter appears to us as an effect of string/anti-string annihilations. As you may know, quantum mechanics requires that strings must be formed as pairs in the quantum foam – a string and an anti-string – that immediately annihilate each other. Quantum mechanics also requires both the string and anti-string to be surrounded by “jitters” that reduce their monstrous vibrating energies. What if this jitter remains for a fraction of an instant after their string/anti-string annihilations? This temporary jitter would be seen by us as matter, via E=mc2, for that instant before it too returns to the foam. That’s why we never see it – the “mass” lasts only for that instant but is repeated over and over and over, all over. Specifics on this can be found by searching YouTube for “Dark Matter – A String Theory Way”