Галактиките без тъмна материя озадачават астрономите


Изображение на галактиката NGC 1052, заснето от телескопа Хъбъл

Това изображение на Хъбъл улавя набор от галактики, които са необичайни, защото изглежда, че нямат тъмна материя.Кредит: НАСА / ЕКА / П. ван Докум, Йейлски университет.

Астрономите смятат, че галактиките не могат да се образуват без гравитационното привличане на тъмната материя. Така че следа от галактики, свободни от този мистериозен материал, без очевидна причина, би била забележителна находка. В статия, публикувана в природата на 18 май1, астрономите казват, че може да са наблюдавали такава система – линия от 11 галактики, които не съдържат тъмна материя, всички които биха могли да бъдат създадени при един и същ древен сблъсък. Но много от техните връстници не са убедени, че твърдението е много повече от хипотеза.

Този вид система може да се използва, за да научите как се образуват галактиките и за природата на самата тъмна материя. „Ако се докаже правилно, това със сигурност може да бъде вълнуващо за образуването на галактики. Въпреки това журито все още не е“, казва Червин Лапорте, астроном от университета в Барселона в Испания.

Находката се съсредоточава върху две галактики, описани от Питър ван Докум от университета Йейл в Ню Хейвън, Кънектикът, и неговите съавтори през 2018 и 2019 г. Техните звезди се движеха толкова бавно, че привличането на тъмната материя не беше необходимо, за да обясни техните орбити, така че екипът стигна до заключението, че галактиките не съдържат тъмна материя. Откритието беше противоречиво, защото галактиките, наречени DF2 и DF4, изглеждаха стабилни и различни от единствените други известни галактики без тъмна материя, които са нови и краткотрайни, създадени в ръцете на по-големи галактики, чиято тъмна материя се отделя от съсед. Как са се образували DF2 и DF4 е мистерия.

Издайна следа

В последния документ екипът на ван Докум не само свързва двете необичайни галактики, но казва, че техните свойства са в съответствие с това, че са се образували при високоскоростен сблъсък преди осем милиарда години, който също е породил повече такива структури. „Това единствено обяснение обяснява толкова много странни неща за тези галактики“, казва ван Докум.

Екипът заимства своя сценарий от симулации, първоначално създадени, за да обясни уникални характеристики при по-мащабни сблъсъци между галактически клъстери. Изследователите предполагат, че когато две галактики-предшественици се сблъскат челно, тяхната тъмна материя и звезди биха преминали една покрай друга; тъмната материя не би взаимодействала и звездите биха били твърде далеч една от друга, за да се сблъскат. Но докато тъмната материя и звездите се ускоряват, газът в пространството между звездите на двете галактики щеше да се разбие заедно, да се уплътни и да се забави, оставяйки следа от материя, която по-късно образува нови галактики без тъмна материя.

След това изследователите потърсиха такива галактики в линията между DF2 и DF4. Те идентифицираха между три и седем нови кандидати за галактики без тъмна материя, както и странни, бледи галактики в двата края, които може да са тъмната материя и звездите, останали от галактиките-предшественици. „Това те гледаше в лицето, след като знаеше какво да търсиш“, казва ван Докум.

Ако тази картина се окаже вярна, тя може да помогне на астрономите да разберат как се държи тъмната материя и да научат за обстоятелствата, при които могат да се образуват галактики. Такъв галактически сблъсък може да се използва и като „нова лаборатория“, за да се разбере дали тъмната материя взаимодейства сама със себе си, казва Го Огия, астроном от университета Zhejiang в Ханджоу, Китай.

Отворени въпроси

Макар и правдоподобен, моделът на ван Докум описва само един от многото начини, по които биха могли да бъдат направени тези галактики, казва Приямвада Натараджан, астрофизик в Йейл, който не е член на екипа на ван Докум. Но това е интригуващо и, което е от решаващо значение, прави проверими прогнози, казва тя.

Измерванията на точните разстояния и скорости на галактиките кандидати могат да докажат, че са част от една и съща струна, а не просто случайно по една и съща зрителна линия, казва Мишел Колинс, астроном от университета в Съри в Гилдфорд, Великобритания. „За мен дали това е истинска линия или не е голям отворен въпрос.

Астрономите също трябва да измерят масите на галактиките-призраци в краищата на линията – потенциалните галактики-предшественици – за да проверят дали съдържат много тъмна материя, както прогнозира моделът, добавя Лапорт.

Други се питат дали е необходимо някакво екзотично обяснение. Игнасио Трухильо, астроном от Института по астрофизика на Канарските острови в Ла Лагуна, Испания, ръководи екип, който предполага, че DF2 и DF4 са по-близо до Земята, отколкото предполагат измерванията на ван Докум, и следователно съдържат повече тъмна материя, отколкото е било на пръв поглед .

Астрономите също трябва да видят надеждна симулация, показваща, че сценарият, който екипът на Докум описва, е правдоподобен, казва Мирея Монтес, астроном от Научния институт за космически телескопи в Балтимор, Мериленд. „Засега има много предположения, но те не са подкрепени от никаква симулация“, казва тя.