Астрономы обнаружили еще 19 галактик, в которых отсутствует их темная материя . Вместо неё эти странные галактики в основном заполнены обычной материей, такой как протоны, нейтроны и электроны, которые составляют все, с чем мы знакомы.
Новая находка, подкрепляет недавнее спорное открытие двух других галактик без темной материи . Таинственная субстанция составляет большую часть материи во Вселенной, и считается, что она является первичным компонентом всех галактик — а также главным драйвером образования галактик в первую очередь. Итак, находя так много галактик без экзотической материи, астрономы предполагают, что им не хватает чего-то важного о том, как галактики формируются и развиваются.
"Этот результат очень трудно объяснить, используя стандартную модель образования галактик, - сказал ведущий автор Ци го из Китайской академии наук в пресс-релизе, - и таким образом поощряет людей к пересмотру природы темной материи.
Резюме: темная материя и вращение галактик
В конце 1970-х годов астрономы Вера Рубин и Кент Форд из Института Карнеги наблюдали за нашим самым известным галактическим соседом-галактикой Андромеды . И когда они это сделали, они обнаружили, что галактика вращается не так, как они ожидали. В нашей Солнечной системе планеты вращаются вокруг Солнца с разной скоростью. Вблизи Меркурий движется гораздо быстрее, чем далекий Нептун. Однако в Андромеде видимое вещество на внешнем кольце галактики движется так же быстро, как и вещество, вращающееся вокруг ядра галактики.
Рубин и Форд были озадачены. Это означало, что галактика Андромеды должна быть насыщена огромным количеством невидимой материи, простирающейся далеко от центра галактики. В конечном счете, их открытие оказалось первым прямым доказательством существования темной материи .
В течение последующих десятилетий астрономы поняли, что каждая галактика, казалось бы, была переполнена темной материей, веществом, которое не взаимодействует с обычной материей или светом, кроме как через силу тяжести. Затем, в 2018 году, исследователи во главе с Питером ван Доккумом из Йельского университета обнаружили причудливую, призрачную галактику под названием NGC 1052-DF2, которая, казалось, содержала очень мало, если вообще содержала, темной материи.
"Мы думали, что в каждой галактике есть темная материя, и что темная материя-это то, как начинается галактика", - сказал ван Доккум в пресс-релизе после открытия. - Эта невидимая, таинственная субстанция является самым доминирующим аспектом любой галактики. Так что найти галактику без него-это неожиданно. Это бросает вызов стандартным представлениям о том, как мы думаем, что галактики работают, и это показывает, что темная материя реальна: она имеет свое собственное отдельное существование отдельно от других компонентов галактик."
Всего через несколько месяцев ван Доккум и его команда открыли вторую галактику без какой-либо заметной темной материи: NGC 1052-DF4 . И как NGC 1052-DF2, Эта ультра-диффузная галактика подняла много бровей в астрономическом сообществе.
Растущий список галактик без темной материи
Но теперь открытие еще 19 галактик без темной материи делает DF2 и DF4 менее странными. И если последние результаты подтвердятся, астрономам придется серьезно задуматься о том, что означает это растущее население галактик без темной материи.
Последняя партия галактик, в которых отсутствует темная материя, была обнаружена, когда Го и ее команда исследовали природу 324 карликовых галактик, используя данные обсерватории Аресибо в Пуэрто-Рико. С этими данными они пошли по стопам Рубина и Форда, изучая, как быстро водородный газ вращается вокруг каждой галактики. Они также подсчитали, сколько нормальной материи — как в виде газа, так и в виде звезд — содержится в них.
После перемалывания чисел Го и ее коллеги определили, что из 324 карликовых галактик, которые они исследовали, 19 содержат достаточно видимой материи, чтобы полностью объяснить движение водорода галактик. Другими словами, в этих галактиках, по-видимому, отсутствует много темной материи.
Согласно исследованию, " наши результаты предполагают, что популяция карликовых галактик может формироваться особым образом Таким образом, что требуется гораздо меньше темной материи, чем для тех, кто находится в локальной группе [нашей космической окрестности] и тех, кто находится в симуляциях."
И какое значение имеет обнаружение галактик без темной материи? По словам ван Доккума, это означало бы, что астрономы действительно не понимают, как формируются галактики в первую очередь. Ученые в настоящее время подозревают, что галактики формируются только тогда, когда гравитация от обильного количества темной материи привлекает газ и пыль, необходимые для запуска звездообразования.