แบบจำลองมาตรฐานของจักรวาลวิทยาระบุว่ารัศมีของอนุภาคสสารมืดล้อมรอบกาแลคซีส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม รัศมีของสสารมืดนี้ไม่สามารถมองเห็นได้ แต่มวลของมันทำให้เกิดแรงโน้มถ่วงอย่างรุนแรงต่อกาแลคซีในบริเวณใกล้เคียง
การศึกษาใหม่โดย มหาวิทยาลัยบอนน์ (ประเทศเยอรมนี) และ มหาวิทยาลัยเซนต์แอนดรู (สกอตแลนด์) ท้าทายมุมมองของจักรวาลนี้ ผลการวิจัยชี้ให้เห็นว่ากาแลคซีแคระในกระจุกกาแลคซีที่ใกล้ที่สุดอันดับสองของโลกหรือที่เรียกว่ากระจุกดาวฟอร์แนกซ์ ปราศจากรัศมีสสารมืดดังกล่าว
นักวิทยาศาสตร์โดยเฉพาะได้นำเสนอวิธีการใหม่ในการทดสอบแบบจำลองมาตรฐานโดยพิจารณาจากปริมาณเท่าใด กาแลคซีแคระ ถูกรบกวนโดยกระแสน้ำโน้มถ่วงจากกาแลคซีขนาดใหญ่ใกล้เคียง
Elena Asencio ปริญญาเอก นักศึกษาจากมหาวิทยาลัยบอนน์และผู้เขียนนำเรื่องนี้กล่าวว่า “กระแสน้ำเกิดขึ้นเมื่อแรงโน้มถ่วงจากวัตถุหนึ่งดึงส่วนต่างๆ ของอีกวัตถุหนึ่งต่างกัน สิ่งเหล่านี้คล้ายกับกระแสน้ำบนโลกซึ่งเกิดขึ้นเพราะดวงจันทร์ดึงแรงกว่าที่ด้านข้างของโลกซึ่งหันหน้าไปทางดวงจันทร์”
Pavel Kroupa ศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัยบอนน์และมหาวิทยาลัยชาร์ลส์ในกรุงปรากกล่าวว่า “กระจุกดาวฟอร์แนกซ์มีกาแลคซีแคระจำนวนมาก การสังเกตล่าสุดแสดงให้เห็นว่าดาวแคระบางดวงดูบิดเบี้ยวราวกับว่าสภาพแวดล้อมกระจุกดาวรบกวนพวกมัน”
“การก่อกวนดังกล่าวในกลุ่มดาวแคระ Fornax ไม่เป็นไปตามแบบจำลองมาตรฐาน ทั้งนี้เพราะว่าตาม. แบบจำลองมาตรฐานที่ สสารมืด รัศมีของดาวแคระเหล่านี้น่าจะป้องกันพวกมันจากกระแสน้ำที่เกิดจากกระจุกดาวได้บางส่วน”
จากลักษณะภายในและระยะห่างจากใจกลางกระจุกดาวที่มีแรงโน้มถ่วงสูง ผู้เขียนได้คำนวณระดับการรบกวนที่คาดหวังของดาวแคระ กาแลคซีมวลดาวฤกษ์ขนาดใหญ่แต่ต่ำและกาแลคซีรอบๆ แกนกระจุกดาวมีแนวโน้มที่จะเกิดการหยุดชะงักหรือการทำลายล้างมากกว่า พวกเขาเปรียบเทียบผลลัพธ์กับระดับการหยุดชะงักที่พวกเขาสังเกตเห็นในภาพที่รวบรวมโดยกล้องโทรทรรศน์สำรวจ VLT ของหอดูดาวยุโรปตอนใต้
เอเลน่า อเซนซิโอ พูดว่า “การเปรียบเทียบพบว่าหากใครต้องการอธิบายข้อสังเกตในแบบจำลองมาตรฐาน ดาวแคระ Fornax ควรถูกทำลายด้วยแรงโน้มถ่วงจากใจกลางกระจุกดาวแล้ว แม้ว่ากระแสน้ำที่มันเพิ่มบนดาวแคระจะอ่อนแอกว่าแรงโน้มถ่วงของตัวเองของคนแคระถึงหกสิบสี่เท่าก็ตาม”
“สิ่งนี้ไม่เพียงขัดกับสัญชาตญาณเท่านั้น แต่ยังขัดแย้งกับการศึกษาก่อนหน้านี้ด้วย ซึ่งพบว่าแรงภายนอกที่จำเป็นในการรบกวนกาแลคซีแคระนั้นใกล้เคียงกับแรงโน้มถ่วงของตัวเองของคนแคระ”
จากข้อมูลนี้ นักวิทยาศาสตร์สรุปว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะอธิบายลักษณะทางสัณฐานวิทยาที่สังเกตได้ของดาวแคระ Fornax ในลักษณะที่สอดคล้องกันในแบบจำลองมาตรฐาน
พวกเขาทำการวิเคราะห์ซ้ำโดยใช้ Milgromian Dynamics (MOND) แทนที่จะถือว่ารัศมีสสารมืดล้อมรอบกาแลคซี ทฤษฎี MOND เสนอการแก้ไขไดนามิกของนิวตัน โดยที่แรงโน้มถ่วงจะประสบกับความเร่งที่เพิ่มขึ้นในระบบความเร่งต่ำ
ดร. อินดรานิล บานิก จากมหาวิทยาลัยเซนต์แอนดรูว์ กล่าวว่า “เราไม่แน่ใจว่ากาแลคซีแคระจะสามารถอยู่รอดในสภาพแวดล้อมสุดขั้วของกระจุกกาแลคซีใน MOND ได้ เนื่องจากไม่มีรัศมีสสารมืดป้องกันในแบบจำลองนี้ แต่ผลลัพธ์ของเราแสดงให้เห็นถึงข้อตกลงที่น่าทึ่งระหว่างการสังเกตการณ์กับความคาดหวังของ MOND สำหรับระดับการรบกวนของดาวแคระฟอร์แนกซ์”
Aku Venhola จากมหาวิทยาลัย Oulu (ฟินแลนด์) และ Steffen Mieske จากหอดูดาวยุโรปตอนใต้กล่าวว่า “เป็นเรื่องน่าตื่นเต้นที่ได้เห็นว่าข้อมูลที่เราได้รับจากกล้องโทรทรรศน์สำรวจ VLT ทำให้สามารถทดสอบแบบจำลองทางจักรวาลวิทยาได้อย่างละเอียดถี่ถ้วน”
Pavel Kroupa สมาชิกของสาขาการวิจัยสหวิทยาการ การสร้างแบบจำลอง และเรื่องต่างๆ ที่มหาวิทยาลัยบอนน์ กล่าวว่า “นี่ไม่ใช่ครั้งแรกที่มีการศึกษาทดสอบผลกระทบของสสารมืดต่อพลศาสตร์และ วิวัฒนาการของดาราจักร สรุปว่าการสังเกตจะอธิบายได้ดีกว่าเมื่อไม่ได้ล้อมรอบด้วยสสารมืด จำนวนสิ่งพิมพ์ที่แสดงความเข้ากันไม่ได้ระหว่างการสังเกตและกระบวนทัศน์สสารมืดเพิ่มขึ้นทุกปี ถึงเวลาที่จะเริ่มลงทุนทรัพยากรมากขึ้นกับทฤษฎีที่มีแนวโน้มมากขึ้น”
ดร. Hongsheng Zhao จากมหาวิทยาลัยเซนต์แอนดรูว์ เสริมว่า ของพวกเขา “ผลลัพธ์มีนัยสำคัญต่อฟิสิกส์พื้นฐาน เราคาดว่าจะพบดาวแคระที่ถูกรบกวนมากขึ้นในกลุ่มอื่น ซึ่งเป็นคำทำนายที่ทีมอื่นควรตรวจสอบ”
การอ้างอิงวารสาร:
- เอเลนา อาเซนซิโอ, อินดรานิล บานิก และคณะ การกระจายตัวและสัณฐานวิทยาของกาแลคซีแคระกระจุกฟอร์แนกซ์บ่งชี้ว่ากาแลคซีเหล่านั้นไม่มีสสารมืด ประกาศรายเดือนของสมาคมดาราศาสตร์เล่มที่ 515 ฉบับที่ 2 กันยายน 2022 DOI: 10.1093/mnras/stac1765
