Standardmodellen for kosmologi antyder, at en halo af mørkt stofpartikler omgiver de fleste galakser. Denne glorie af mørkt stof er imidlertid usynlig, men dens masse udøver en stærk tyngdekraft på galakser i nærheden.
En ny undersøgelse af Universitetet i Bonn (Tyskland) og University of Saint Andrews (Skotland) udfordrer denne universets opfattelse. Resultaterne tyder på, at dværggalakserne i Jordens næstnærmeste galaksehob – kendt som Fornax-hoben – er fri for sådanne glorier af mørkt stof.
Forskere har især introduceret en innovativ måde at teste standardmodellen på baseret på hvor meget dværg galakser forstyrres af gravitationel tidevand fra nærliggende større galakser.
Elena Asencio, en ph.d. studerende ved universitetet i Bonn og hovedforfatteren af historien, sagde, Tidevand opstår, når tyngdekraften fra en krop trækker forskelligt på forskellige dele af en anden krop. Disse ligner tidevandet på Jorden, som opstår, fordi månen trækker stærkere på den side af Jorden, der vender mod månen."
Pavel Kroupa, professor ved universitetet i Bonn og Charles University i Prag, sagde: "Fornax-klyngen har en rig bestand af dværggalakser. Nylige observationer viser, at nogle af disse dværge virker forvrænget, som om klyngemiljøet har forstyrret dem."
”Sådanne forstyrrelser i Fornax-dværgene forventes ikke ifølge standardmodellen. Dette skyldes, ifølge standardmodel, mørkt stof glorier af disse dværge skulle delvist beskytte dem mod tidevand rejst af klyngen."
Baseret på interne karakteristika og afstand fra det gravitationsstærke klyngecenter beregnede forfatterne det forventede niveau af forstyrrelse af dværgene. Store, men alligevel lav stjernemasse galakser og galakser omkring hobens kerne er mere modtagelige for forstyrrelser eller ødelæggelser. De kontrasterede resultaterne med niveauet af forstyrrelser, de havde bemærket i billeder indsamlet af European Southern Observatorys VLT Survey Telescope.
Elena Asencio siger, ”Sammenligningen viste, at hvis man vil forklare observationerne i standardmodellen. Fornax-dværgene burde allerede være ødelagt af tyngdekraften fra klyngecentret, selv når tidevandet, den rejser på en dværg, er fireogtres gange svagere end dværgens selvtyngdekraft."
"Dette er ikke kun kontraintuitivt, men det modsiger også tidligere undersøgelser, som fandt ud af, at den ydre kraft, der er nødvendig for at forstyrre en dværggalakse, er omtrent den samme som dværgens selvtyngdekraft."
Baseret på dette konkluderede forskerne, at det er umuligt at forklare de observerede morfologier af Fornax-dværgene på en selvkonsistent måde inden for standardmodellen.
De gentog analysen ved hjælp af Milgromian dynamics (MOND). I stedet for at antage glorier af mørkt stof, der omgiver galakser, foreslår MOND-teorien en korrektion af den newtonske dynamik, hvorved tyngdekraften oplever et boost i regimet med lave accelerationer.
Dr. Indranil Banik fra University of St Andrews sagde, "Vi var ikke sikre på, at dværggalakserne ville være i stand til at overleve det ekstreme miljø i en galaksehob i MOND, på grund af fraværet af beskyttende mørkt stof-haloer i denne model. Men vores resultater viser en bemærkelsesværdig overensstemmelse mellem observationer og MOND-forventningerne til niveauet af forstyrrelse af Fornax-dværgene."
Aku Venhola fra University of Oulu (Finland) og Steffen Mieske fra European Southern Observatory sagde, "Det er spændende at se, at de data, vi opnåede med VLT-undersøgelsesteleskopet, tillod en så grundig test af kosmologiske modeller."
Pavel Kroupa, et medlem af de tværfaglige forskningsområder, modellering og stof ved universitetet i Bonn, sagde: ”Det er ikke første gang, at en undersøgelse tester effekten af mørkt stof på dynamikken og evolution af galakser konkluderede, at observationer er bedre forklaret, når de ikke er omgivet af mørkt stof. Antallet af publikationer, der viser uforeneligheder mellem observationer og mørkt stof-paradigmet, bliver ved med at stige hvert år. Det er på tide at begynde at investere flere ressourcer i mere lovende teorier."
Dr. Hongsheng Zhao fra University of St. Andrews tilføjede det deres "Resultater har store konsekvenser for grundlæggende fysik. Vi forventer at finde flere forstyrrede dværge i andre klynger, en forudsigelse som andre hold bør verificere."
Journal Reference:
- Elena Asencio, Indranil Banik et al. Fordelingen og morfologierne af Fornax Cluster dværggalakser tyder på, at de mangler mørkt stof. Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society, bind 515, udgave 2, september 2022. DOI: 10.1093/mnras/stac1765
