A kozmológia standard modellje azt sugallja, hogy a legtöbb galaxist sötét anyag részecskéiből álló haló veszi körül. A sötét anyagnak ez a halója azonban láthatatlan, de tömege erős gravitációs vonzást fejt ki a közelben lévő galaxisokra.
Egy új tanulmány a Bonn Egyetem (Németország) és a Saint Andrews Egyetem (Skócia) megkérdőjelezi ezt az Univerzum nézetet. Az eredmények azt sugallják, hogy a Föld második legközelebbi galaxishalmazának – a Fornax-halmaznak – a törpegalaxisai mentesek az ilyen sötét anyag fényudvaroktól.
A tudósok különösen innovatív módszert vezettek be a standard modell mennyi alapján történő tesztelésére törpe galaxisok megzavarják a közeli nagyobb galaxisokból származó gravitációs árapályok.
Elena Asencio, Ph.D. A Bonni Egyetem hallgatója és a történet vezető szerzője elmondta: „Az árapály akkor keletkezik, amikor az egyik test gravitációja másképpen húzza a másik test különböző részeit. Ezek hasonlóak a földi árapályokhoz, amelyek azért keletkeznek, mert a Hold erősebben húzza a Földnek a Hold felé néző oldalát."
Pavel Kroupa, a Bonni Egyetem és a Prágai Károly Egyetem professzora elmondta: „A Fornax-halmaz törpegalaxisok gazdag populációjával rendelkezik. A legújabb megfigyelések azt mutatják, hogy e törpék némelyike eltorzultnak tűnik, mintha a klaszter környezet zavarta volna meg őket.
„A Fornax törpékben ilyen zavarok nem várhatók a Standard Modell szerint. Ennek az az oka, hogy a standard modell, a sötét anyag e törpék glóriáinak részben meg kell védeniük őket a halmaz által keltett árapálytól.”
A szerzők a belső jellemzők és a gravitációsan erős klaszterközponttól való távolság alapján számították ki a törpék várható zavarási szintjét. A nagy, de alacsony csillagtömegű galaxisok és a halmazmag körüli galaxisok érzékenyebbek a szétesésre vagy a pusztulásra. Az eredményeket szembeállították az Európai Déli Obszervatórium VLT Survey Telescope-ja által gyűjtött képeken észlelt zavarokkal.
Elena Asencio azt mondja, „Az összehasonlítás azt mutatta, hogy ha valaki meg akarja magyarázni a megfigyeléseket a standard modellben. A Fornax törpéket már akkor is el kell pusztítania a gravitációnak a klaszter központjából, ha az általa keltett árapály egy törpén hatvannégyszer gyengébb, mint a törpe öngravitációja.
"Ez nem csak ellentmond az intuitívnak, de ellentmond a korábbi tanulmányoknak is, amelyek szerint a törpegalaxis megzavarásához szükséges külső erő nagyjából megegyezik a törpe öngravitációjával."
Ennek alapján a tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy a Fornax törpék megfigyelt morfológiáit lehetetlen önkonzisztens módon megmagyarázni a standard modellen belül.
Megismételték az elemzést Milgromi dinamika (MOND) segítségével. Ahelyett, hogy a galaxisokat körülvevő sötét anyag halókat feltételezné, a MOND-elmélet a newtoni dinamika korrekcióját javasolja, amellyel a gravitáció fokozza az alacsony gyorsulások rendszerét.
Dr. Indranil Banik, a St Andrews-i Egyetem munkatársa elmondta: „Nem voltunk biztosak abban, hogy a törpegalaxisok képesek lesznek túlélni a MOND-i galaxishalmaz szélsőséges környezetét, mivel ebben a modellben nem találhatók védő sötét anyag fényudvarok. Eredményeink azonban figyelemre méltó egyezést mutatnak a megfigyelések és a MOND elvárásai között a Fornax törpék zavarási szintjére vonatkozóan.
Aku Venhola, az Oulu Egyetem (Finnország) és Steffen Mieske, az Európai Déli Obszervatórium munkatársa elmondta: "Izgalmas látni, hogy a VLT felmérési teleszkóppal nyert adatok lehetővé tették a kozmológiai modellek ilyen alapos tesztelését."
Pavel Kroupa, a Bonni Egyetem transzdiszciplináris kutatási területeinek, a modellezésnek és az anyagnak a tagja elmondta: „Nem ez az első eset, hogy egy tanulmány a sötét anyag hatását vizsgálja a dinamikára és galaxisok evolúciója arra a következtetésre jutottak, hogy a megfigyelések jobban megmagyarázhatók, ha nem veszik körül őket sötét anyag. Évről évre növekszik azoknak a publikációknak a száma, amelyek a megfigyelések és a sötét anyag paradigma közötti összeférhetetlenséget mutatják. Itt az ideje, hogy több erőforrást fektessünk ígéretesebb elméletekbe.”
Dr. Hongsheng Zhao a St Andrews-i Egyetemről hozzátette azok „Az eredmények jelentős hatással vannak az alapvető fizikára. Arra számítunk, hogy több zavart törpét találunk más klaszterekben, ezt a jóslatot a többi csapatnak is ellenőriznie kell.”
Journal Reference:
- Elena Asencio, Indranil Banik et al. A Fornax Cluster törpegalaxisok eloszlása és morfológiája arra utal, hogy hiányzik belőlük a sötét anyag. A Királyi Csillagászati Társaság havi értesítése, 515. kötet, 2. szám, 2022. szeptember. DOI: 10.1093/mnras/stac1765
