Стандартна модель космології припускає, що ореол частинок темної матерії оточує більшість галактик. Однак цей ореол темної матерії невидимий, але його маса чинить сильне гравітаційне тяжіння до галактик поблизу.
Нове дослідження, проведене Боннський університет (Німеччина) та Університет Сент-Ендрюс (Шотландія) кидає виклик цьому погляду на Всесвіт. Результати показують, що карликові галактики другого найближчого до Землі скупчення галактик, відомого як скупчення Форнакс, не містять таких ореолів темної матерії.
Вчені, зокрема, запровадили інноваційний спосіб тестування стандартної моделі на основі того, скільки карликові галактики порушуються гравітаційними припливами з сусідніх великих галактик.
Олена Асенсіо, доктор філософії студент Боннського університету та провідний автор оповідання сказав: «Припливи виникають, коли сила тяжіння одного тіла по-різному тягне різні частини іншого тіла. Вони схожі на припливи на Землі, які виникають через те, що Місяць сильніше тягне той бік Землі, який звернений до Місяця».
Павел Крупа, професор Боннського та Карлового університетів у Празі, сказав: «Скупчення Fornax має багату популяцію карликових галактик. Нещодавні спостереження показують, що деякі з цих карликів виглядають спотвореними, наче їх збурило середовище кластера».
«Згідно зі Стандартною моделлю, такі збурення у карликів Fornax не очікуються. Це тому, що, згідно з стандартне виконання, темну матерію ореоли цих карликів повинні частково захищати їх від припливів, які викликає скупчення».
Виходячи з внутрішніх характеристик і відстані від гравітаційно сильного центру скупчення, автори розрахували очікуваний рівень збурення карликів. Великі галактики з малою зоряною масою та галактики навколо ядра скупчення більш сприйнятливі до руйнування або руйнування. Вони порівняли результати з рівнем збоїв, які вони помітили на зображеннях, зібраних оглядовим телескопом VLT Європейської південної обсерваторії.
Олена Асенсіо каже, «Порівняння показало, що якщо хтось хоче пояснити спостереження в стандартній моделі. Карлики Fornax вже повинні бути знищені гравітацією від центру скупчення, навіть якщо припливи, які вона викликає на карлику, у шістдесят чотири рази слабші за самотяжіння карлика».
«Це не тільки суперечить інтуїції, але й суперечить попереднім дослідженням, які виявили, що зовнішня сила, необхідна для збурення карликової галактики, приблизно така ж, як і самотяжіння карликової».
На основі цього вчені дійшли висновку, що неможливо пояснити спостережувану морфологію карликів Fornax самоузгодженим способом у рамках стандартної моделі.
Вони повторили аналіз за допомогою динаміки Мілгрома (MOND). Замість припущення гало темної матерії, що оточують галактики, теорія MOND пропонує поправку до ньютонівської динаміки, завдяки якій гравітація відчуває посилення в режимі низьких прискорень.
Доктор Індраніл Банік з Університету Сент-Ендрюс сказав: «Ми не були впевнені, що карликові галактики зможуть вижити в екстремальних умовах скупчення галактик у MOND через відсутність захисних гало темної матерії в цій моделі. Але наші результати показують дивовижну узгодженість між спостереженнями та очікуваннями MOND щодо рівня занепокоєння карликів Fornax».
Аку Венхола з Університету Оулу (Фінляндія) і Штеффен Міеске з Європейської південної обсерваторії сказали, «Приємно бачити, що дані, які ми отримали за допомогою оглядового телескопа VLT, дозволили провести таке ретельне тестування космологічних моделей».
Павел Крупа, член відділу трансдисциплінарних досліджень, моделювання та матерії в Боннському університеті, сказав: «Це не перше дослідження, яке перевіряє вплив темної матерії на динаміку і еволюція галактик дійшли висновку, що спостереження краще пояснюються, коли вони не оточені темною матерією. Кількість публікацій, які показують несумісність між спостереженнями та парадигмою темної матерії, продовжує зростати з кожним роком. Настав час інвестувати більше ресурсів у більш перспективні теорії».
Доктор Хуншен Чжао з Сент-Ендрюського університету додав, що їх «Результати мають велике значення для фундаментальної фізики. Ми сподіваємося знайти більше порушених карликів в інших кластерах, прогноз, який інші команди повинні перевірити».
Довідка з журналу:
- Олена Асенсіо, Індраніл Банік та ін. Розподіл і морфологія карликових галактик скупчення Форнакса свідчать про відсутність у них темної матерії. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, том 515, випуск 2, вересень 2022 р. DOI: 10.1093/mnras/stac1765
