Массивная галактика без темной материи

Наша картина космической эволюции может быть поставлена под сомнение открытием массивной галактики, в которой, похоже, отсутствует темная материя. Темная материя, на долю которой приходится около 85% материи во Вселенной, похоже, отсутствует в галактике NGC 1277, входящей в скопление галактик Персея.

Галактика, расположенная в 240 миллионах световых лет от Земли, является первым конгломератом звезд, планет, пыли и газа размером с Млечный Путь, в котором отсутствует темная материя.

«Этот результат не согласуется с принятыми в настоящее время космологическими моделями, которые включают темную материю», — заявил в своем заявлении руководитель открытия и исследователь Университета Ла-Лагуна Себастьен Комерон.

Темная материя фактически невидима, потому что она не взаимодействует со светом, как обычная материя, из которой состоят звезды, планеты и мы. Однако о его присутствии можно судить по гравитационным взаимодействиям.

Существование этого теневого вещества было впервые установлено, когда астрономы наблюдали массивные галактики, вращающиеся с такой скоростью, что они разлетелись бы на части, если бы не гравитационное влияние некой невидимой массы, удерживающей их вместе.

Этот факт привел к тому, что ученые предположили, что все крупные галактики окутаны оболочкой из темной материи, и это стало важным предположением в развитии теорий галактической эволюции. Но открытие галактики, в которой, по-видимому, нет темной материи, бросает вызов этому предположению.

Изучение антисоциальной реликтовой галактики

Считающаяся космическим реликтом, NGC 1277 необычна среди галактик, потому что мало взаимодействовала с другими окружающими галактиками. Подобные галактики считаются остатками гигантских галактик, существовавших в ранней Вселенной. Таким образом, эти реликтовые галактики необходимы астрономам для понимания того, как образовались первые галактики.

Чтобы помочь в этом направлении исследований, Комерон и его коллеги наблюдали за реликтовой галактикой NGC 1277 с помощью прибора, называемого спектрографом интегрального поля.

Это позволило им нанести на карту движение галактики и определить ее массу и то, как эта масса распределена. Это показало, что распределение общей массы NGC 1277, которая должна включать темную материю, было таким же, как и распределение массы ее повседневного содержимого, другими словами, звезд, пыли, газа и планет.

Это означает, что в пределах радиуса галактики содержание темной материи не может превышать 5%, но результаты больше согласуются с полным отсутствием темной материи в NGC 1277. Это удивительно, поскольку популярные в настоящее время модели космической эволюции, включая стандартную модель космологии, предполагают, что NGC 1277 должна состоять из 10-70% темной материи.

«Это несоответствие между наблюдениями и тем, что мы ожидаем, является загадкой и, возможно, даже вызовом для стандартной модели», — сказал член команды и исследователь Университета Ла-Лагуна Игнасио Трухильо.

Куда делась темная материя реликтовой галактики?

У ученых, стоящих за этим открытием, есть несколько идей о том, почему в NGC 1277 так мало темной материи. «Одна из них заключается в том, что гравитационное взаимодействие с окружающей средой внутри галактического скопления, в котором расположена эта галактика, лишило темную материю», — говорит член группы и исследователь Университета Ла-Лагуна Анна Ферре-Матеу.

«Другая состоит в том, что темная материя была вытеснена из системы, когда галактика сформировалась в результате слияния протогалактических фрагментов, что привело к возникновению реликтовой галактики».

Команда не полностью удовлетворена ни одним из объяснений и поэтому продолжит исследование NGC 1277 с помощью телескопа Уильяма Гершеля (WHT) в обсерватории Роке-де-лос-Мучачос на Канарском острове Ла-Пальма.

Если эти будущие исследования подтвердят, что в этой реликтовой галактике отсутствует самая загадочная форма материи во Вселенной, ученые считают, что это не поставит под сомнение существование темной материи. И наоборот, команда считает, что это бросит вызов альтернативам моделям темной материи, так называемым модифицированным теориям гравитации.

«Хотя темная материя в конкретной галактике может исчезнуть, модифицированный закон всемирного тяготения должен быть универсальным, у него не может быть исключений», — сказал Трухильо. «Таким образом, галактика без темной материи является опровержением такой альтернативы темной материи».

Однако окончательных ответов придется подождать, признал Комерон. «Загадка того, как может образоваться массивная галактика без темной материи, остается загадкой», — заключил ученый.