Masivní galaxie téměř bez temné hmoty

Podle našich převládajících kosmologických modelů tvoří temná hmota přibližně 85 % hmoty ve vesmíru. Zatímco pokračující snahy o studium této záhadné, neviditelné hvězdokupy nepřinesly žádné přímé důkazy, astrofyzici byli schopni změřit její dopad pomocí pozorování. halo temné hmotya gravitační čočky a vliv obecné teorie relativity na rozsáhlé kosmické struktury. a s pomocí misí nové generace, jako je ESA Euklides A NASA Nancy Grace Romanová Pro vesmírné teleskopy už nemusí být temná hmota záhadou mnohem déle!

Pak přijde něco takového: masivní galaxie, která vypadá, že má málo nebo žádnou temnou hmotu! Přesně to pozoroval tým astronomů vedený členy Instituto Astrofisica de Canarias (IAC) při pozorování NGC 1277. Tato čočková galaxie, která se nachází 240 milionů světelných let daleko v souhvězdí Persea, je několikrát větší než Mléčná dráha. Je to poprvé, co byla nalezena masivní galaxie, která nevykazuje známky temné hmoty, což představuje vážnou výzvu pro naše současné kosmologické modely.

Pátrání bylo vedeno Sebastian Comeronextragalaktický astronom na University of La Laguna (ULL), IAC a vedoucí Archivátory tlustých disků (ArcThick) Spolupráce. Připojili se k němu vědci z Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE), Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, Národní akademie věd Ukrajiny, Instituto Física de Partículas y del Cosmos (IPARCOS) a Max Planck Institute for Astronomy (MultipleM Universities). V časopise se nedávno objevil článek popisující jejich zjištění Astronomie a astrofyzika.

Odstraňte všechny reklamy ve vesmíru ještě dnes

Připojte se k Patreonu za pouhé 3 $!

Získejte zážitek bez reklam na celý život

Podle Standardního modelu kosmologie – také známého jako. a Studená lambda temná hmota Model (? CDM) – Temná hmota hrála nedílnou roli ve formování a vývoji vesmíru (a stále hraje). Teoreticky tato neviditelná hmota existovala krátce po velkém třesku a vytvářela hala, která přitahovala neutrální vodíkový plyn do vířících disků. Tento plyn byl vtahován do stále hustších a hustších oblaků, což vedlo ke vzniku prvních hvězd a galaxií. Dnes je DM hlavní složkou všech hmotných galaxií a je zřejmá z jejích rotačních křivek, čoček, které vytváří, a jejích interakcí s okolními hvězdami a galaktickým prostředím (IGM).

Když však tým změřil rozložení hmoty NGC 1277, všimli si pouze rozložení hvězdy. Z toho usuzují, že DM může představovat ne více než 5 % hmotnosti galaxie v rámci pozorovaného poloměru – ačkoli jejich pozorování naznačují, že zde nemusí být vůbec žádný DM. Jak nedávno upozornil Comeron Tisková zpráva IAC:

„Tento výsledek neodpovídá aktuálně přijímaným kosmologickým modelům, které zahrnují temnou hmotu. Důležitost zbývajících galaxií, které nám pomáhají pochopit, jak vznikly první galaxie, je důvodem, proč jsme se rozhodli pozorovat NGC 1277 pomocí integrovaného polního spektrometru. Ze spekter jsme vytvořili kinematické mapy, které nám umožnily určit rozložení hmoty v galaxii do poloměru 000 světelných let-20, tj.

Ve svém článku tým popisuje NGC 1277 jako prototyp „zbytkové galaxie“, což je velmi vzácná třída, která neinteraguje se sousedními galaxiemi. Předpokládá se, že tyto galaxie jsou pozůstatky obřích galaxií, které vznikly krátce po velkém třesku. Model CDM však předpovídá, že DM by měla představovat alespoň 10 % hmotných galaxií, jako je NGC 1277, s maximem 70 % pro tento konkrétní typ. Řekl Spoluautorka Ana Ferré Mathieu, výzkumná pracovnice IAC a ULL Existují dvě možná vysvětlení tohoto rozporu:

„Jedním je, že gravitační interakce s okolním prostředím v kupě galaxií, ve které se tato galaxie nachází, odstranila temnou hmotu. Druhým je, že temná hmota byla vyvržena ze systému, když galaxie vznikla spojením protogalaktických fragmentů, což dalo vzniknout zbývající galaxii.“

Žádné z těchto vysvětlení však není, pokud jde o tým, zcela uspokojivé. V blízké budoucnosti tým plánuje dále prozkoumat záhadu pomocí pozorování WHT Enhanced Zone Speed ​​​​Finder (WEAVE) umístěný na Teleskop Williama Herschela (WHT), který se nachází na observatoři Roque de los Muchachos na ostrově La Palma. Pokud by měření rychlosti WEAVE měla potvrdit, že NGC 1277 nemá DM, mohou zpochybnit alternativní teorie – jako je modifikovaná newtonovská dynamika (MOND). Řekl Trujillo:

„Tento rozpor mezi pozorováními a tím, co očekáváme, je záhadou a možná výzvou pro Standardní model. I když se temná hmota může v dané galaxii ztratit, modifikovaný gravitační zákon by měl být univerzální a nemůže mít žádné výjimky, takže galaxie bez temné hmoty by byla vyvrácením tohoto druhu náhražky temné hmoty.“

Tato pozorování by také mohla vrhnout nějaké světlo na supermasivní černou díru galaxie (SMBH), která má hmotnost asi 17 miliard slunečních hmotností, neboli 4250krát větší hmotnost než Sagittarius A* (SMBH ve středu Mléčné dráhy)! Podle některých astronomů mohou být zdrojem DM černé díry, které vznikly kolapsem DM halos během raného vesmíru. Existuje také záhada galaxií temné hmoty, jako je zvláštní případ FAST J0139+4328, který se skládá téměř výhradně z DM.

Mise nové generace jako Euklides a Nancy Grace Romanová Vesmírné dalekohledy také poskytnou nový pohled na zkoumání rozpínání vesmíru od velkého třesku. Tato pozorování mají za cíl změřit vliv temné hmoty (a temné energie) na největších kosmických měřítcích. Výsledky těchto a dalších studií urovnají debatu odhalením existence tajemné neviditelné hmoty nebo toho, že naše chápání gravitace (jak ji popisuje obecná teorie relativity) potřebuje revidovat.

Další čtení: IACA Astronomie a astrofyzika