Το τυπικό μοντέλο της κοσμολογίας προτείνει ότι ένα φωτοστέφανο σωματιδίων σκοτεινής ύλης περιβάλλει τους περισσότερους γαλαξίες. Ωστόσο, αυτό το φωτοστέφανο της σκοτεινής ύλης είναι αόρατο, αλλά η μάζα του ασκεί ισχυρή βαρυτική έλξη στους γαλαξίες που βρίσκονται στη γύρω περιοχή.
Μια νέα μελέτη από το Πανεπιστήμιο της Βόννης (Γερμανία) και το Πανεπιστήμιο του Saint Andrews (Σκωτία) αμφισβητεί αυτήν την άποψη του Σύμπαντος. Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι οι νάνοι γαλαξίες του δεύτερου πλησιέστερου σμήνος γαλαξιών της Γης - γνωστού ως Σμήνος Fornax - είναι απαλλαγμένοι από τέτοια φωτοστέφανα σκοτεινής ύλης.
Οι επιστήμονες, ειδικότερα, έχουν εισαγάγει έναν καινοτόμο τρόπο δοκιμής του τυπικού μοντέλου με βάση το πόσο νάνοι γαλαξίες διαταράσσονται από τις παλίρροιες της βαρύτητας από κοντινούς μεγαλύτερους γαλαξίες.
Elena Asencio, Ph.D. φοιτητής στο Πανεπιστήμιο της Βόννης και ο κύριος συγγραφέας της ιστορίας, είπε, «Οι παλίρροιες προκύπτουν όταν η βαρύτητα από ένα σώμα έλκεται διαφορετικά σε διαφορετικά μέρη ενός άλλου σώματος. Αυτά είναι παρόμοια με τις παλίρροιες στη Γη, που προκύπτουν επειδή το φεγγάρι τραβά πιο δυνατά την πλευρά της Γης που βλέπει προς το φεγγάρι».
Ο Pavel Kroupa, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Βόννης και στο Πανεπιστήμιο του Καρόλου στην Πράγα, είπε: «Το σμήνος Fornax έχει έναν πλούσιο πληθυσμό νάνων γαλαξιών. Πρόσφατες παρατηρήσεις δείχνουν ότι ορισμένοι από αυτούς τους νάνους φαίνονται παραμορφωμένοι σαν να τους έχει διαταράξει το περιβάλλον του συμπλέγματος».
«Τέτοιες διαταραχές στους νάνους Fornax δεν αναμένονται σύμφωνα με το Καθιερωμένο Μοντέλο. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι, σύμφωνα με το τυπικό μοντέλο, τη σκοτεινή ύλη τα φωτοστέφανα αυτών των νάνων θα πρέπει να τα προστατεύουν εν μέρει από τις παλίρροιες που αναδύονται από το σύμπλεγμα.»
Με βάση τα εσωτερικά χαρακτηριστικά και την απόσταση από το βαρυτικά ισχυρό κέντρο του σμήνος, οι συγγραφείς υπολόγισαν το αναμενόμενο επίπεδο διαταραχής των νάνων. Οι γαλαξίες μεγάλης αλλά χαμηλής αστρικής μάζας και οι γαλαξίες γύρω από τον πυρήνα του σμήνος είναι πιο επιρρεπείς σε διακοπή ή καταστροφή. Αντίθεσαν τα αποτελέσματα με το επίπεδο διαταραχής που είχαν παρατηρήσει σε εικόνες που συλλέχθηκαν από το τηλεσκόπιο VLT Survey του Ευρωπαϊκού Νότιου Παρατηρητηρίου.
Η Elena Asencio λέει, «Η σύγκριση έδειξε ότι αν κάποιος θέλει να εξηγήσει τις παρατηρήσεις στο τυπικό μοντέλο. Οι νάνοι Fornax θα πρέπει ήδη να καταστραφούν από τη βαρύτητα από το κέντρο του σμήνους, ακόμη και όταν οι παλίρροιες που δημιουργεί σε έναν νάνο είναι εξήντα τέσσερις φορές πιο αδύναμες από την αυτοβαρύτητα του νάνου.
"Όχι μόνο αυτό είναι αντιδιαισθητικό, αλλά έρχεται σε αντίθεση με προηγούμενες μελέτες, οι οποίες βρήκαν ότι η εξωτερική δύναμη που απαιτείται για να διαταραχθεί ένας νάνος γαλαξίας είναι περίπου ίδια με την αυτοβαρύτητα του νάνου."
Με βάση αυτό, οι επιστήμονες κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι είναι αδύνατο να εξηγηθούν οι παρατηρούμενες μορφολογίες των νάνων Fornax με αυτοσυνεπή τρόπο εντός του καθιερωμένου μοντέλου.
Επανέλαβαν την ανάλυση χρησιμοποιώντας δυναμική Milgromian (MOND). Αντί να υποθέσει κανείς φωτοστέφανα της σκοτεινής ύλης που περιβάλλουν τους γαλαξίες, η θεωρία MOND προτείνει μια διόρθωση στη δυναμική του Νεύτωνα με την οποία η βαρύτητα βιώνει μια ώθηση στο καθεστώς των χαμηλών επιταχύνσεων.
Ο Δρ Indranil Banik από το Πανεπιστήμιο του St Andrews είπε, «Δεν ήμασταν σίγουροι ότι οι νάνοι γαλαξίες θα μπορούσαν να επιβιώσουν στο ακραίο περιβάλλον ενός σμήνος γαλαξιών στο MOND, λόγω της απουσίας προστατευτικών φωτοστέφανων της σκοτεινής ύλης σε αυτό το μοντέλο. Αλλά τα αποτελέσματά μας δείχνουν μια αξιοσημείωτη συμφωνία μεταξύ των παρατηρήσεων και των προσδοκιών MOND για το επίπεδο διαταραχής των νάνων Fornax.
Ο Aku Venhola από το Πανεπιστήμιο του Oulu (Φινλανδία) και ο Steffen Mieske από το Ευρωπαϊκό Νότιο Παρατηρητήριο είπαν: «Είναι συναρπαστικό να βλέπουμε ότι τα δεδομένα που λάβαμε με το τηλεσκόπιο έρευνας VLT επέτρεψαν μια τέτοια ενδελεχή δοκιμή κοσμολογικών μοντέλων».
Ο Pavel Kroupa, μέλος των διεπιστημονικών τομέων έρευνας, μοντελοποίησης και ύλης στο Πανεπιστήμιο της Βόννης, είπε: «Δεν είναι η πρώτη φορά που μια μελέτη δοκιμάζει την επίδραση της σκοτεινής ύλης στη δυναμική και εξέλιξη των γαλαξιών κατέληξε στο συμπέρασμα ότι οι παρατηρήσεις εξηγούνται καλύτερα όταν δεν περιβάλλονται από σκοτεινή ύλη. Ο αριθμός των δημοσιεύσεων που δείχνουν ασυμβατότητες μεταξύ των παρατηρήσεων και του παραδείγματος της σκοτεινής ύλης συνεχίζει να αυξάνεται κάθε χρόνο. Είναι καιρός να αρχίσουμε να επενδύουμε περισσότερους πόρους σε πιο πολλά υποσχόμενες θεωρίες».
Ο Δρ Hongsheng Zhao από το Πανεπιστήμιο του St Andrews πρόσθεσε ότι τους «Τα αποτελέσματα έχουν σημαντικές επιπτώσεις για τη θεμελιώδη φυσική. Αναμένουμε να βρούμε περισσότερους διαταραγμένους νάνους σε άλλα σμήνη, μια πρόβλεψη που άλλες ομάδες θα πρέπει να επαληθεύσουν».
Αναφορά στο περιοδικό:
- Elena Asencio, Indranil Banik et al. Η κατανομή και η μορφολογία των νάνων γαλαξιών Fornax Cluster υποδηλώνουν ότι δεν έχουν σκοτεινή ύλη. Μηνιαίες ειδοποιήσεις της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας, Τόμος 515, Τεύχος 2, Σεπτέμβριος 2022. DOI: 10.1093/mnras/stac1765
