Zapytaj astronomów o ciemną materię, a jedną z rzeczy, o których mówią, jest to, że te niewidzialne, tajemnicze „rzeczy” przenikają wszechświat. W szczególności znajduje się w halo otaczających większość galaktyk. Masa halo ma silny wpływ grawitacyjny na samą galaktykę, a także na inne znajdujące się w jej pobliżu. To bardzo standardowy widok ciemnej materii i jej wpływu na galaktyki. Są jednak problemy z ideą tych aureoli. Najwyraźniej istnieją galaktyki karłowate o dziwnym kształcie, które wydają się nie mieć halo. Jak to może być? Czy stanowią obserwowalne wyzwanie dla dominujących poglądów na temat halo ciemnej materii?
Znaleziono turbulentne galaktyki karłowate
W tak zwanym „Standardowym Modelu” kosmologii muszle lub halo ciemnej materii chronią galaktyki przed grawitacyjnym wpływem sąsiednich galaktyk. Jednak, gdy astronomowie z University of Bonn i St Andrews w Szkocji spojrzeli na pobliską gromadę Fornax, która znajduje się około 62 miliony lat świetlnych od nas, zobaczyli coś dziwnego. Zawiera wiele galaktyk karłowatych o zniekształconych i turbulentnych kształtach. To dziwne, zwłaszcza jeśli musi być otoczony halo ciemnej materii.
Rzućmy okiem na galaktyki karłowate. Są małe i słabe i zwykle znajdują się w gromadach galaktyk lub w pobliżu znacznie większych towarzyszy. Droga Mleczna ma wokół siebie grupę galaktyk karłowatych. W rzeczywistości jest to kanibal podobny do kulistego łuku krasnoluda. Co ciekawe, ostatnie badania pokazują, że przynajmniej jedna z galaktyk karłowatych w pobliżu naszej galaktyki, starożytna zwana Tucana II, Ma zadziwiająco masywną aurę ciemnej materii.
Co więc dzieje się w Fornax inaczej? Tam galaktyki karłowate mogą być „zakłócane” przez pływy grawitacyjne z większych sąsiednich galaktyk w gromadzie. Przypływ ma miejsce, gdy grawitacja jednego obiektu w różny sposób przyciąga różne części innego obiektu. Są one podobne do pływów na Ziemi, gdy Księżyc ciągnie z większą siłą w stronę Ziemi, z którą jest zwrócony.
Zniekształcone kształty galaktyk karłowatych obserwowane przez zespół wskazują na problem z naszym zrozumieniem ciemnej materii. „Takich zaburzeń u karłów Fornax nie oczekuje się zgodnie ze standardowym modelem” – powiedział Pavel Krupa, profesor na Uniwersytecie w Bonn i Uniwersytecie Karola w Pradze. „Dzieje się tak, ponieważ zgodnie z tym modelem halo ciemnej materii tych karłów powinno częściowo chronić je przed masowo wywołanymi pływami”.
Wyjaśnienie zdeformowanych galaktyk karłowatych
Kroupy i dr. Studentka Elena Asencio przeanalizowała obserwacje zaburzonych karłów w Fornax. Chcieli zrozumieć, jak zniekształcenia grawitacyjne wykazują te galaktyki i co je powoduje. Oczekiwane poziomy zniekształceń zależą od dwóch czynników. Pierwsza to wewnętrzna charakterystyka galaktyki karłowatej. Dodatkowo ważna jest odległość od środka masy. Tutaj efekty grawitacji są znacznie silniejsze. Ogólnie rzecz biorąc, galaktyki dużych rozmiarów, ale niewiele gwiazd, mogą być łatwo zakłócone przez silne pływy grawitacyjne. To samo dotyczy galaktyk znajdujących się najbliżej jądra gromady.
Członkowie zespołu porównali to, co zobaczyli w gromadzie, z obserwacjami dokonanymi przez teleskop VLT Survey Telescope Europejskiego Obserwatorium Południowego. Asencio zauważył, że to, co znaleźli, wydaje się wskazywać na problemy z Modelem Standardowym. Powiedziała: „Porównanie pokazało, że jeśli ktoś chciałby wyjaśnić obserwacje w Modelu Standardowym, karły Fornax rzeczywiście muszą zostać zniszczone przez grawitację ze środka masy, nawet jeśli pływy, które wznoszą na karła są 64 razy słabsze niż samo- powaga.”
Powiedziała, że jest to nie tylko sprzeczne z intuicją, ale także sprzeczne z wcześniejszymi badaniami. Zespół odkrył również, że siła potrzebna do zakłócenia galaktyki karłowatej jest z grubsza równa jej własnej grawitacji.
Co to oznacza dla standardowego modelu?
Zespół badawczy zauważa, że trudno jest wyjaśnić te burzliwe, burzliwe kształty galaktyk karłowatych Pieca, jeśli są one otoczone ciemną materią. Innymi słowy, nie należy go oszpecać, jeśli ma aureole. Istnieją jednak formy, które wyglądają na burzliwe. Oznacza to, że wokół tych galaktyk nie ma halo ciemnej materii.
Oczywiście, jeśli to, co odkryli astronomowie, zostanie potwierdzone, Model Standardowy wymaga pewnych poprawek. Istnieje co najmniej jedno alternatywne wyjaśnienie dziwnych kształtów galaktyk. Nazywa się to modelem MOND (skrót od Modified Newtonian Dynamics). Sugeruje, że należy zmodyfikować prawo powszechnego ciążenia Newtona, aby uwzględnić obserwowane właściwości galaktyk. Można go zastosować do wyjaśnienia, dlaczego zniekształcone galaktyki wyglądają tak, jak wyglądają.
Według Hongsheng Zhao, członka zespołu badawczego z Saint Andrews University, znalezienie nieuporządkowanych karłów bez halo ciemnej materii jest dużym wyzwaniem dla obecnego poglądu. Stwierdza, że galaktyki mają halo. Zaznacza, że nie wszyscy tak robią. „Nasze wyniki mają poważne implikacje dla fizyki podstawowej” – powiedział. „Spodziewamy się znaleźć więcej niespokojnych krasnoludów w innych grupach, co jest prognozą, którą inne zespoły powinny zweryfikować”.
po więcej informacji
Brak aureoli ciemnej materii
Rozmieszczenie i formowanie galaktyk karłowatych Gromada Pieca wskazuje, że brakuje im ciemnej materii
Zmodyfikowana dynamika Newtona
„Analityk. Nieuleczalny nerd z bekonu. Przedsiębiorca. Oddany pisarz. Wielokrotnie nagradzany alkoholowy ninja. Subtelnie czarujący czytelnik.”
