Одним из самых озадачивающих открытий 2023 года стало открытие галактики NGC 1277. В июле международная группа астрофизиков под руководством Института астрофизики Канарских островов (IAC) и Университета Ла-Лагуны (ULL) объявила об обнаружении массивной галактики, в которой нет темной материи. Это открытие, хотя оно еще не до конца изучено, поставило под сомнение стандартную модель космологии, которая гласит, что все массивные галактики состоят в основном из темной материи.
Руководитель исследования Себастьен Комерон объяснил, что ранее он сомневался в гипотезе о темной материи. Однако отсутствие темной материи в NGC 1277 укрепило его веру в существование загадочной невидимой материи. Ученые считают, что темная материя и темная энергия составляют около 95% Вселенной. Однако они очень мало знают об этих загадочных явлениях, впервые обнаруженных швейцарским астрономом Фрицем Цвикки.
Это связано с тем, что поиски прямого обнаружения частиц темной материи и темной энергии в виде слабо взаимодействующих массивных частиц (WIMPS) продолжаются до сих пор и пока не дали практически никаких достоверных результатов.
Как же обнаружить отсутствие чего-то, что невозможно обнаружить невооруженным глазом? Исследователи IAC и ULL, опубликовавшие свои результаты в статье в журнале Astronomy and Astrophysics, измерили общую массу NGC 1277 и использовали свои измерения, чтобы сделать вывод об отсутствии темной материи.
По словам Комерона, темная материя невидима, но ее гравитация так же реальна и обнаруживаема, как и гравитация обычной материи, такой как звезды или газовые облака. Изучая движение звезд на окраинах галактик вокруг центра галактики, ученые могут сделать вывод о том, сколько массы находится на их орбитах. Движения звезд можно определить по покраснению и посинению спектральных линий, вызванных эффектом Доплера. В случае NGC 1277 астрономы обнаружили, что масса, заключенная в орбитах звезд на краях галактики, соответствует массе звезд, которые ученые видят. То есть для массивного компонента темной материи здесь не так много места.
Другими словами, в этой галактике нет того несоответствия, которое обычно наблюдается в галактиках такого размера. А именно, гравитационная сила, действующая на отдельные звездные системы, больше, чем сила, которую астрономы ожидают от всей видимой материи в галактике. Нет никакой невидимой силы, никакой темной материи.
Интересно, что Комерон и его команда не ставили перед собой задачу изучать темную материю, тем более невероятно редкую галактику с дефицитом темной материи. Астроном Себастьен Комерон объяснил, что открытие было совершенно случайным, и он и его коллеги наблюдали за NGC 1277 по другим причинам, а именно потому, что это реликтовая галактика.
Реликтовые галактики - это редкое подмножество галактик, которые, как считается, остались нетронутыми с момента образования в результате Большого взрыва. Другими словами, они никогда не сливались с другими галактиками и, как предполагается, сохранили свои структуры и свойства с ранней Вселенной. Благодаря своему интересу к реликтовым галактикам Комерон и его команда наткнулись на одно из самых странных космических открытий 2023 года. И они до сих пор не до конца понимают, почему в NGC 1277 нет признаков темной материи. Первая возможность, рассматриваемая командой Комерона, заключается в том, что большая часть темной материи была удалена окружающей средой, как только NGC 1277 попала в богатое скопление галактик, к которому она принадлежит. Второй вариант NGC 1277 образовалось изначально вообще без темной материи. В любом случае, открытие ставит под сомнение стандартную модель космологии, которая утверждает, что темная материя в изобилии присутствует во Вселенной.
Удивительно, но Комерон заявил, что до обнаружения и исследования NGC 1277 он скорее сомневался в гипотезе темной материи. Ученый также подчеркнул, что это его точка зрения. Они не обязательно отражают точку зрения его соавторов. Может показаться парадоксом, что галактика, в которой отсутствует темная материя, может быть использована в качестве доказательства существования темной материи, но позвольте мне попытаться объяснить, почему это так. Если все галактики демонстрируют поведение, совместимое с существованием гало из темной материи, то вы можете ссылаться на альтернативную гравитацию в качестве альтернативного объяснения. Но если окажется, что у нескольких галактик нет ореола из темной материи, то альтернативная гравитация окажется в затруднительном положении, поскольку любой закон природы должен быть универсальным и действовать для всех галактик.
Другими словами, гораздо естественнее предположить, что темной материи можно лишиться для нескольких галактик, чем выдвигать гипотезу о том, что альтернативная гравитация может включаться и выключаться в зависимости от галактики, на которую астрономы смотрят. Конечно, Комерон и его команда не собираются довольствоваться предположениями. Далее они проведут последующие исследования, чтобы лучше понять NGC 1277. В 2024 году исследователи намерены установить более жесткие ограничения на процент темной материи, указанный в их первоначальном исследовании. Команда будет использовать данные о внешних краях галактики, полученные с помощью больших телескопов и длительных экспозиций, чтобы установить более жесткие ограничения на процент темной материи.
