概要
2016年、天文学者が率いる ピーター・ヴァン・ドックム イェール大学の出版物 爆弾紙 非常に暗いが、非常に広くて重いため、ほとんど完全に見えないはずの銀河が発見されたと主張している. 彼らは、ドラゴンフライ 44 と呼ばれる銀河の 99.99% が暗黒物質であると推定しました。
ドラゴンフライ 44 の特性については、未解決のまま激しい議論が続いた。 その間、1,000 以上の似たような大きさだがかすかな銀河が姿を現した。
トンボ 44 とその同類は、超拡散銀河 (UDG) として知られています。 それらは最大の通常の銀河と同じくらいの大きさになる可能性がありますが、UDG は非常に暗いため、天体望遠鏡による空の調査では、「これらの銀河を誤って除外することなく、ノイズを除外することが重要です」とポール ベネット氏は述べています。ボルチモアの宇宙望遠鏡科学研究所の天文学者。 他の銀河に豊富にある明るい星形成ガスは、UDG では消滅したようで、古い星の骨格だけが残っています。
それらの存在は、それらを予測できなかった銀河進化論に騒動を引き起こしました。 「それらはシミュレーションでは現れませんでした」と van Dokkum は言いました。 「銀河を大きくてかすかにするには、何か特別なことをしなければなりません。」
Dragonfly 44 やその他の UDG がどのように生まれたかを説明する、まったく新しい理論が登場しました。 そして、これらの巨大な光のしみは、暗黒物質の見えざる手についての新たな証拠を提供している可能性があります。
暗黒物質が多すぎる
重力がガスと星の塊を引き寄せると、それらの結合されたエネルギーと運動量により、マッシュアップが膨張して回転します。 やがて銀河が出現。
XNUMXつだけ問題があります。 銀河が回転するにつれて、それらはばらばらになるはずです。 それらは、くっつくのに十分な質量、つまり重力を持っていないようです。 暗黒物質の概念は、不足している重力を提供するために発明されました。 この写真では、銀河は非発光粒子のより大きな集合体の中に位置しています。 この暗黒物質の「ハロー」は、回転する銀河をまとめています。
銀河の回転速度、つまり暗黒物質の量を推定する 2016 つの方法は、星の球状クラスターを数えることです。 「理論的な観点からは、その理由はわかりません」と Bennet 氏は述べていますが、これらの「球状星団」の数は、測定が難しいこれらの特性と密接に相関しています。 94 年の論文で、van Dokkum は Dragonfly 44 内に XNUMX 個の球状星団を数えました。これは、銀河に目に見える物質がどれほど少ないにもかかわらず、非常に大きな暗黒物質のハローがあることを意味します。
誰もそのようなものを見たことがありませんでした。 Van Dokkum と共著者は、Dragonfly 44 が「失敗した天の川」である可能性があることを示唆しました: 天の川サイズの暗黒物質のハローを持つ銀河は、早い段階で星形成ガスを奪い、老化した星と巨大なハローだけです。
または暗黒物質なし
この物体は、暗黒物質はまったく存在しないと主張する別の天文学者陣営の関心を集めました。 これらの研究者は、修正ニュートン力学 (MOND) と呼ばれるアプローチである、代わりにニュートンの重力の法則を微調整することで、銀河の失われた重力を説明しています。
MOND によると、各銀河の修正重力は、その星の質量と光の比 (総質量を光度で割った値) から計算されます。 MOND理論家は、力がこの比率に依存する理由について推測していませんが、彼らのアドホックな式は、暗黒物質を呼び出す必要なしに、観測されたほとんどの銀河の速度と一致しています.
Dragonfly 44 に関するニュースが報じられたとき、MOND の支持者 ステイシー・マクゴーケース・ウェスタン・リザーブ大学の天文学者は、その質量と光の比から、ファン・ドックムの最初の見積もりが示したよりもゆっくりと回転するはずであると計算しました。 MOND 計算はデータに適合していないようです。
概要
しかし2019年、ヴァン・ドックムのグループはDragonfly 44の回転速度を引き下げた。 改善されたデータの使用. MONDは立証されました。 「Dragonfly 44 は、これらのデータがどのように進化して MOND と一致するかを示す例です」と McGaugh 氏は述べています。
それでも、暗黒物質を信じている大多数の天文学者にとって、回転速度が遅いということは、Dragonfly 44 のハローが彼らが考えていたよりも小さいことを暗示しているにすぎません。 2020 年には、独立したグループが数を数えてハローをさらに縮小しました。 劇的に少ない球状星団、しかしヴァン・ドックムはこの結果に異議を唱えています。 暈のサイズは不明なままですが、当初想定されていたよりも質量が小さい可能性があり、トンボ 44 が失敗した天の川ではないことを示唆しています。
ビッグオールドギャラクシー
新たに発見された奇妙な点が謎を複雑にしています。
In 紙 44月に発表されたvan Dokkumのグループは、トンボ10が非常に古く、13億からXNUMX億年前に形成されたことを発見しました.
しかし、そのような古い銀河は、トンボ 44 ほど大きくないはずです。 初期宇宙の物体は、宇宙が急速に膨張する前に形成されたため、よりコンパクトになる傾向があります。
さらに、そのような古くてボロボロの銀河は、今では完全に引き裂かれているはずです. トンボ 44 がまとまっていることは、結局のところ、巨大な暗黒物質のハローがあることを意味し、「失敗した天の川」仮説を復元する可能性があります。 「それはとても楽しい説明なので気に入っていますが、それが正しいかどうかはわかりません」と van Dokkum 氏は述べています。
別の説明である「高スピン」仮説では、44 つの小さな銀河が同じ方向に回転している間に合体し、結果として生じた銀河であるトンボ XNUMX が両方の角運動量を獲得したと仮定しています。 これにより、回転が速くなり、膨らみ、星を作る材料を吹き飛ばしました。
目まぐるしく多様なUDG
トンボ 44 の精査の中で、天文学者は他の超拡散銀河の広大で多様なコレクションもカタログ化しました。 この発見は、彼らが知っていたよりも多くの方法で銀河が形成されるという結論を彼らに強いています。
新たに発見された UDG の中には、暗黒物質が完全に欠如しているように見えるものがあります。 ヴァン・ドックムのグループ そのような銀河のXNUMXつを特定しました 2018 年に、近くに他の人の足跡を見つけました。 このXNUMX月、チーム 推測された in 自然 その痕跡は、XNUMX つの銀河が大昔に衝突したときに形成されたものです。 衝突によって銀河のガスの流れは遅くなりましたが、暗黒物質は何事もなかったかのように動き続けました。 その後、ガスは圧縮されて星の塊になり、最終的に暗黒物質のない一連の銀河が形成されました。
そんな中、ベネット XNUMXつのUDGを発見 2018年には、別のフォーメーション理論を示しています。 いずれの場合も、重い近くの銀河からの潮汐力がUDGを引き裂き、それを膨らませてガスを盗んだようです. (重い銀河から離れすぎているドラゴンフライ 44 をこれで説明することはできません。)
不思議なことに、 XNUMX月の論文 は、UDG での最近の星形成を報告しており、古い星だけが存在するという考えに矛盾しています。
外見は同じに見えるが内部的に異なるUDGのこのような範囲は、MONDよりも暗黒物質理論を検証する可能性があります. 「星が一方の銀河で非常に速く動いていて、もう一方の銀河で非常にゆっくりと動いている場合、それはこれらの代替理論にとって大きな問題です」とヴァン・ドックムは言いました.
McGaugh 氏は、UDG 人口の中に「真の外れ値」がある場合、「それは実際に MOND にとって問題である」ことに同意しました。 しかし、彼は「それが自動的に暗黒物質をより良い解釈にするわけではない」と付け加えた.
決定的な答えには、新しい望遠鏡が必要です。 新たに運用を開始したジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡は、宇宙初期に形成されていた遠方の銀河をすでに発見しており、初期のアイデアをテストして改良するのに役立ちます。
「重要なことは、そこに何があるかまだわかっていないということです」と van Dokkum 氏は言います。 「私たちがまだ発見していない、非常に大きく、非常に近くにあり、異常な特性を持つ銀河があり、それらは何十年にもわたって空を研究してきたにもかかわらず、現在のカタログには含まれていません。」
