המודל הסטנדרטי של הקוסמולוגיה מציע שהילה של חלקיקי חומר אפל מקיפה את רוב הגלקסיות. עם זאת, הילה זו של חומר אפל אינה נראית, אך המסה שלה מפעילה כוח משיכה חזק על גלקסיות בסביבה.
מחקר חדש של ה אוניברסיטת בון (גרמניה) וה אוניברסיטת סנט אנדרוז (סקוטלנד) מאתגרת את השקפת היקום הזו. התוצאות מצביעות על כך שהגלקסיות הננסיות של צביר הגלקסיות השני הקרוב ביותר בכדור הארץ - המכונה צביר Fornax - נקיות מהילות חומר אפל כאלה.
מדענים, במיוחד, הציגו דרך חדשנית לבדיקת המודל הסטנדרטי על סמך כמה גלקסיות ננסיות מופרעים על ידי גאות כבידה מגלקסיות גדולות יותר בקרבת מקום.
אלנה אסנסיו, Ph.D. סטודנט באוניברסיטת בון והמחבר הראשי של הסיפור, אמר, "גאות ושפל מתעוררים כאשר כוח הכבידה מגוף אחד מושך בצורה שונה בחלקים שונים של גוף אחר. אלה דומים לגאות והשפל בכדור הארץ, המתעוררים בגלל שהירח מושך חזק יותר בצד של כדור הארץ הפונה לירח."
פאבל קרופה, פרופסור באוניברסיטת בון ואוניברסיטת צ'ארלס בפראג, אמר: "לאשכול הפורנקס יש אוכלוסייה עשירה של גלקסיות ננסיות. תצפיות אחרונות מראות שחלק מהגמדים הללו נראים מעוותים כאילו סביבת האשכול הטרידה אותם."
"הפרעות כאלה בגמדים של פורנקס אינן צפויות על פי המודל הסטנדרטי. הסיבה לכך היא שלפי ה דגם סטנדרטי, ה חומר אפל הילות של הגמדים הללו צריכות להגן עליהם באופן חלקי מפני גאות ושפל שהועלתה מהאשכול."
בהתבסס על מאפיינים פנימיים ומרחק ממרכז האשכול החזק מבחינה כבידה, המחברים חישבו את רמת ההפרעה הצפויה של הגמדים. גלקסיות גדולות אך עם מסה כוכבית נמוכה וגלקסיות סביב ליבת הצביר רגישות יותר לשיבוש או הרס. הם העמידו את התוצאות מול רמת השיבוש שהבחינו בתמונות שנאספו על ידי טלסקופ הסקר VLT של מצפה הכוכבים הדרומי האירופי.
אלנה אסנסיו אומרת, "ההשוואה הראתה שאם רוצים להסביר את התצפיות במודל הסטנדרטי. הגמדים של פורנקס כבר צריכים להיהרס על ידי כוח הכבידה ממרכז האשכול גם כאשר הגאות והשפל שהוא מעלה על גמד חלשים פי שישים וארבע מכוח המשיכה העצמי של הגמד".
"לא רק שזה מנוגד לאינטואיציה, אלא שהוא גם סותר מחקרים קודמים, שמצאו שהכוח החיצוני הדרוש כדי להפריע לגלקסיה ננסית זהה בערך לכוח המשיכה העצמי של הגמד."
בהתבסס על כך, מדענים הגיעו למסקנה שאי אפשר להסביר את המורפולוגיות הנצפות של ננסי הפורנקס באופן עקבי עם המודל הסטנדרטי.
הם חזרו על הניתוח באמצעות דינמיקה מילגרומית (MOND). במקום להניח הילות חומר אפל המקיפות גלקסיות, תיאוריית MOND מציעה תיקון לדינמיקה הניוטונית שבאמצעותה כוח הכבידה חווה דחיפה במשטר התאוצות הנמוכות.
ד"ר אינדרניל בניק מאוניברסיטת סנט אנדרוס אמר, "לא היינו בטוחים שהגלקסיות הננסיות יהיו מסוגלות לשרוד את הסביבה הקיצונית של צביר גלקסיות ב-MOND, בגלל היעדר הילות חומר אפל מגנות בדגם הזה. אבל התוצאות שלנו מראות התאמה יוצאת דופן בין תצפיות לציפיות ה-MOND לגבי רמת ההפרעה של הגמדים של פורנקס".
Aku Venhola מאוניברסיטת אולו (פינלנד) ו-Steffen Mieske ממצפה הכוכבים הדרומי של אירופה אמרו, "מרגש לראות שהנתונים שהשגנו עם טלסקופ הסקר VLT אפשרו בדיקה כל כך יסודית של מודלים קוסמולוגיים."
פאבל קרופה, חבר בתחומי המחקר הטרנסדיסציפלינריים, דוגמנות וחומר באוניברסיטת בון, אמר: "זו לא הפעם הראשונה שמחקר בודק את השפעת החומר האפל על הדינמיקה והדינמיקה אבולוציה של גלקסיות הגיע למסקנה שתצפיות מוסברות טוב יותר כאשר הן אינן מוקפות בחומר אפל. מספר הפרסומים המראים חוסר התאמה בין תצפיות לפרדיגמת החומר האפל ממשיך לעלות מדי שנה. הגיע הזמן להתחיל להשקיע יותר משאבים בתיאוריות מבטיחות יותר".
ד"ר הונגשנג ז'או מאוניברסיטת סנט אנדרוס הוסיפה את זה שֶׁלָהֶם "לתוצאות יש השלכות גדולות על הפיזיקה הבסיסית. אנו מצפים למצוא עוד גמדים מופרעים באשכולות אחרים, תחזית שצוותים אחרים צריכים לאמת."
עיון ביומן:
- Elena Asencio, Indranil Banik et al. התפוצה והמורפולוגיות של גלקסיות ננסיות של צביר Fornax מצביעות על כך שחסר להן חומר אפל. הודעות חודשיות של החברה המלכותית לאסטרונומיה, כרך 515, גיליון 2, ספטמבר 2022. DOI: 10.1093/mnras/stac1765
