Standardowy model kosmologiczny sugeruje, że aureola cząstek ciemnej materii otacza większość galaktyk. Jednakże to halo ciemnej materii jest niewidoczne, ale jej masa wywiera silne przyciąganie grawitacyjne na pobliskie galaktyki.
Nowe badanie autorstwa Uniwersytet w Bonn (Niemcy) i University of Saint Andrews (Szkocja) kwestionuje ten pogląd na Wszechświat. Wyniki sugerują, że galaktyki karłowate drugiej najbliższej gromady galaktyk na Ziemi – znanej jako Gromada Pieca – są wolne od takich halo ciemnej materii.
Naukowcy wprowadzili w szczególności innowacyjny sposób testowania modelu standardowego na podstawie tego, jak bardzo galaktyki karłowate są zakłócane przez pływy grawitacyjne z pobliskich większych galaktyk.
Elena Asencio, doktorantka student Uniwersytetu w Bonn i główny autor tej historii, powiedział: „Pływy powstają, gdy grawitacja jednego ciała w różny sposób przyciąga różne części drugiego ciała. Są one podobne do pływów na Ziemi, które powstają, ponieważ Księżyc mocniej przyciąga tę stronę Ziemi, która jest zwrócona ku Księżycowi.
Pavel Kroupa, profesor na Uniwersytecie w Bonn i Uniwersytecie Karola w Pradze, powiedział: „ Gromada Pieca posiada bogatą populację galaktyk karłowatych. Ostatnie obserwacje pokazują, że niektóre z tych karłów wydają się zniekształcone, jakby zakłóciło je środowisko gromady.”
„Zgodnie z Modelem Standardowym nie należy spodziewać się takich zaburzeń u karłów Fornax. Dzieje się tak dlatego, że według standardowy modelThe ciemna materia aureole tych karłów powinny częściowo chronić je przed przypływami wznoszonymi przez gromadę.”
Na podstawie charakterystyki wewnętrznej i odległości od silnego grawitacyjnie centrum gromady autorzy obliczyli oczekiwany poziom zaburzeń karłów. Duże, ale małej masy gwiazdowej galaktyki i galaktyki wokół rdzenia gromady są bardziej podatne na zakłócenia lub zniszczenia. Porównali wyniki z poziomem zakłóceń, jaki zauważyli na obrazach zebranych przez teleskop VLT Survey Telescope Europejskiego Obserwatorium Południowego.
Elena Asencio mówi: „Porównanie pokazało, że jeśli chcemy wyjaśnić obserwacje w modelu standardowym. Karły Fornax powinny już zostać zniszczone przez grawitację z centrum gromady, nawet jeśli przypływy, które wznoszą na krasnoluda, będą sześćdziesiąt cztery razy słabsze od własnej grawitacji krasnoluda.
„Jest to nie tylko sprzeczne z intuicją, ale także zaprzecza wcześniejszym badaniom, które wykazały, że siła zewnętrzna potrzebna do zakłócenia galaktyki karłowatej jest mniej więcej taka sama, jak siła grawitacji karła”.
Na tej podstawie naukowcy doszli do wniosku, że niemożliwe jest wyjaśnienie zaobserwowanej morfologii karłów Fornax w spójny sposób w ramach modelu standardowego.
Powtórzyli analizę, stosując dynamikę Milgromian (MOND). Zamiast zakładać halo ciemnej materii otaczające galaktyki, teoria MOND proponuje korektę dynamiki newtonowskiej, w wyniku której grawitacja ulega wzmocnieniu w reżimie niskich przyspieszeń.
Dr Indranil Banik z Uniwersytetu St Andrews powiedział: „Nie byliśmy pewni, czy galaktyki karłowate będą w stanie przetrwać w ekstremalnych warunkach gromady galaktyk w MOND ze względu na brak ochronnych halo ciemnej materii w tym modelu. Jednak nasze wyniki pokazują niezwykłą zgodność pomiędzy obserwacjami i oczekiwaniami MOND dotyczącymi poziomu zaburzeń karłów Fornax.”
Aku Venhola z Uniwersytetu w Oulu (Finlandia) i Steffen Mieske z Europejskiego Obserwatorium Południowego powiedzieli: „To ekscytujące widzieć, że dane, które uzyskaliśmy za pomocą teleskopu przeglądowego VLT, pozwoliły na tak dokładne przetestowanie modeli kosmologicznych”.
Pavel Kroupa, członek transdyscyplinarnych obszarów badawczych, modelowania i materii na Uniwersytecie w Bonn, powiedział: „To nie pierwszy raz, kiedy badanie testujące wpływ ciemnej materii na dynamikę i ewolucja galaktyk doszedł do wniosku, że obserwacje można lepiej wyjaśnić, gdy nie są otoczone ciemną materią. Z każdym rokiem wzrasta liczba publikacji wykazujących niezgodności obserwacji z paradygmatem ciemnej materii. Nadszedł czas, aby zacząć inwestować więcej zasobów w bardziej obiecujące teorie”.
Dr Hongsheng Zhao z Uniwersytetu St Andrews dodał to ich „Wyniki mają poważne implikacje dla podstawowej fizyki. Spodziewamy się znaleźć więcej zaburzonych karłów w innych gromadach, co inne zespoły powinny zweryfikować.”
Referencje czasopisma:
- Elena Asencio, Indranil Banik i in. Rozmieszczenie i morfologia galaktyk karłowatych Gromady Pieca sugeruje, że brakuje im ciemnej materii. Miesięczne powiadomienia Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego, tom 515, wydanie 2, wrzesień 2022 r. DOI: 10.1093/mnras/stac1765
