Modelul standard al cosmologiei sugerează că un halo de particule de materie întunecată înconjoară majoritatea galaxiilor. Cu toate acestea, acest halou de materie întunecată este invizibil, dar masa sa exercită o puternică atracție gravitațională asupra galaxiilor din vecinătate.
Un nou studiu al Universitatea din Bonn (Germania) și Universitatea din Saint Andrews (Scoția) contestă această viziune asupra Universului. Rezultatele sugerează că galaxiile pitice din cel de-al doilea cel mai apropiat cluster de galaxii de pe Pământ, cunoscut sub numele de Cluster Fornax, sunt lipsite de astfel de halouri de materie întunecată.
Oamenii de știință, în special, au introdus un mod inovator de testare a modelului standard pe baza cât de mult galaxii pitice sunt perturbate de mareele gravitaționale din galaxiile mai mari din apropiere.
Elena Asencio, dr. student la Universitatea din Bonn și autorul principal al poveștii, a spus: „Mareale apar atunci când gravitația dintr-un corp trage în mod diferit diferite părți ale altui corp. Acestea sunt similare cu mareele de pe Pământ, care apar pentru că luna trage mai puternic de partea Pământului care este îndreptată spre Lună.”
Pavel Kroupa, profesor la Universitatea din Bonn și Universitatea Charles din Praga, a spus: „Clusterul Fornax are o populație bogată de galaxii pitice. Observații recente arată că unii dintre acești pitici par distorsionați ca și cum mediul cluster i-ar fi perturbat.”
„Asemenea perturbări la piticii Fornax nu sunt așteptate conform modelului standard. Acest lucru se datorează faptului că, potrivit model standard, materia întunecată Halourile acestor pitici ar trebui să-i protejeze parțial de mareele ridicate de grup.
Pe baza caracteristicilor interne și a distanței față de centrul clusterului puternic gravitațional, autorii au calculat nivelul așteptat de perturbare a piticilor. Galaxiile mari, dar cu masă stelar scăzută și galaxiile din jurul nucleului clusterului sunt mai susceptibile la perturbare sau distrugere. Ei au contrastat rezultatele cu nivelul de perturbare pe care l-au observat în imaginile colectate de Telescopul de sondaj VLT al Observatorului European de Sud.
Elena Asencio spune: „comparația a arătat că dacă se dorește să explice observațiile în modelul standard. Piticii Fornax ar trebui să fie deja distruși de gravitație din centrul clusterului, chiar și atunci când mareele pe care le ridică asupra unui pitic sunt de șaizeci și patru de ori mai slabe decât autogravitația piticului.
„Acest lucru nu numai că este contra-intuitiv, dar contrazice și studiile anterioare, care au descoperit că forța externă necesară pentru a perturba o galaxie pitică este aproximativ aceeași cu autogravitația piticului.”
Pe baza acestui fapt, oamenii de știință au concluzionat că este imposibil să se explice morfologiile observate ale piticilor Fornax într-un mod auto-consecvent în cadrul modelului standard.
Ei au repetat analiza folosind dinamica milgromiană (MOND). În loc să presupună halouri de materie întunecată din jurul galaxiilor, teoria MOND propune o corecție a dinamicii newtoniene prin care gravitația experimentează o creștere a regimului de accelerații scăzute.
Dr. Indranil Banik de la Universitatea St Andrews a spus: „Nu eram siguri că galaxiile pitice vor putea supraviețui mediului extrem al unui cluster de galaxii din MOND, din cauza absenței halourilor protectoare de materie întunecată în acest model. Dar rezultatele noastre arată un acord remarcabil între observații și așteptările MOND pentru nivelul de perturbare a piticilor Fornax.”
Aku Venhola de la Universitatea din Oulu (Finlanda) și Steffen Mieske de la Observatorul European de Sud au spus: „Este interesant să vedem că datele pe care le-am obținut cu telescopul de sondaj VLT au permis un test atât de amănunțit al modelelor cosmologice.”
Pavel Kroupa, membru al domeniilor de cercetare transdisciplinară, modelare și materie de la Universitatea din Bonn, a spus: „Nu este prima dată când un studiu testează efectul materiei întunecate asupra dinamicii și evoluția galaxiilor a concluzionat că observațiile sunt mai bine explicate atunci când nu sunt înconjurate de materie întunecată. Numărul publicațiilor care arată incompatibilități între observații și paradigma materiei întunecate continuă să crească în fiecare an. Este timpul să începem să investim mai multe resurse în teorii mai promițătoare.”
Dr. Hongsheng Zhao de la Universitatea St Andrews a adăugat că lor „rezultatele au implicații majore pentru fizica fundamentală. Ne așteptăm să găsim mai mulți pitici perturbați în alte grupuri, o predicție pe care alte echipe ar trebui să o verifice.”
Referința jurnalului:
- Elena Asencio, Indranil Banik et al. Distribuția și morfologiile galaxiilor pitice din Fornax Cluster sugerează că le lipsește materia întunecată. Avize lunare ale Royal Astronomical Society, Volumul 515, Numărul 2, septembrie 2022. DOI: 10.1093/mnras/stac1765
