Kaip tvenkinio bangos rodo, kad kažkas išmetė akmenį, nubėgo vandens skaitiklis ar iššoko varlė, paslaptingos medžiagos - tamsiosios medžiagos - egzistavimą lemia didžiulė jos įtaka kosmosui. Astronomai negali to tiesiogiai stebėti, tačiau tamsiosios medžiagos sunkumas lemia galaktikų gimimą, formą ir judesį. Tai daro praėjusių metų atradimą visiškai netikėtą: keistoje, difuzinėje galaktikoje visiškai nebuvo rasta tamsiosios medžiagos. Ar manote, kad viskas? Kad ir kaip ten būtų.
- „Salik.biz“
Galaktikos be tamsiosios materijos
Keli mokslininkai palankiai įvertino šį atradimą. Kiti išreiškė savo abejones kritikuodami galaktikos atstumų ir judesio matavimus. Įmoka yra aukšta: jei šioje galaktikoje tikrai trūksta tamsiosios medžiagos, tai paradoksalu patvirtins šio reikalo egzistavimą.
Taigi originali komanda įgijo papildomų įrodymų, patvirtinančių pradinį atradimą. Be to, buvo rasta antroji galaktika, turinti panašius simptomus. Jei anksčiau buvo viena labai difuzinė galaktika, kurioje nėra tamsiųjų medžiagų (iš pirmo žvilgsnio), dabar yra dvi.
„Vieną objektą visada galima nurašyti kaip vienaragį, bet kai tik randi du vienaragius, imi domėtis galimu vienaragio egzistavimu“, - sako Michaelas Boylanas-Kolchinas, Austino Teksaso universiteto astronomas, nedalyvavęs tyrime. "Ir tada jūs pradedate galvoti apie tai, iš kur jie atsirado, kokios yra jų savybės ir kaip jie yra įprasti".
Rasti vienaragiai
Reklaminis vaizdo įrašas:
Dvi mus dominančios galaktikos yra labai silpnos ir nutolusios nuo Žemės: jų žvaigždžių spiečių fotonai pradėjo keliauti mūsų planetos link paskutinėmis dinozaurų valdymo dienomis, maždaug prieš 65 milijonus metų. Pirmoji galaktika NGC 1052-DF2 yra Paukščių Tako dydžio, tačiau joje yra 100 kartų mažiau žvaigždžių. Naujoji galaktika NGC 1052-DF4 yra tame pačiame dangaus regione ir yra maždaug vienodo dydžio ir masės.
Praėjusių metų kovo mėn. Mokslininkai, vadovaujami Shani Danieli ir Peterio van Dokkum iš Jeilio universiteto, paskelbė tyrimą, kuris įvertino NGC 1052-DF2 dydį stebint jo žvaigždę, taip pat žvaigždžių spiečių, juosiančių aplink, judesius. Jei NGC 1052-DF2 būtų tiek daug tamsiosios medžiagos, kiek astronomai paprastai tikėtųsi iš jos, tamsiosios medžiagos padidintų šių žvaigždžių reiškinių orbitos greitį. Bet jie juda vangiai, o tai rodo, kad nėra tamsiosios materijos. Kritikai teigia, kad šių žvaigždžių klasterių greitis buvo neteisingai apskaičiuotas - ir net jei jie buvo teisingi, vos 10 žvaigždžių grupių pavyzdžių dydis buvo per mažas, kad būtų galima patikimai nustatyti NGC 1052-DF2 tamsiosios medžiagos atsargas.
Spalio mėn. Danieli nusprendė šią problemą spręsti naudodamas kitokią techniką. Ji paėmė „Keck Cosmic Web Imager“- naują instrumentą, neseniai sumontuotą už milžinišką 10 metrų pagrindinį Kecko teleskopo veidrodį Havajuose. Šis instrumentas gali išmatuoti labai silpnų objektų šviesą, turėdamas ypač didelę skiriamąją gebą, todėl jis idealiai tinka tyrinėti ypač difuzines galaktikas, tokias kaip NGC 1052-DF2. Šis įrankis buvo toks geras, kad Danieli nebereikėjo tyrinėti žvaigždžių spiečiaus judesių, norint nustatyti galaktikos masę. Vietoj to, ji galėjo gauti masę tiesiogiai, tiesiogiai naudodama galaktikos žvaigždę.
Kalbant apie informaciją, „starlight“turi daug jos. Padaliję šviesą į sudedamąsias spalvas (tai vadinama spektroskopija), mokslininkai gali nustatyti žvaigždės sudėtį, jos amžių, kryptį erdvėje ir greitį. Didžioji šios informacijos dalis perduodama spektrinių linijų pavidalu - tiesės elementais, įterptais į žvaigždės spektrą dėl įvairių cheminių elementų emisijos ar absorbcijos. Kecko prietaisas išmatavo maždaug 10 milijonų žvaigždžių spektrą DF2 galaktikoje. Pasiskirstymo tarp greičiausių ir lėčiausių galaktikų žvaigždžių dydis leidžia suprasti, kiek materija sąveikauja su jomis. Kuo daugiau materijos - tamsios ar kokios nors kitos rūšies - tuo didesnis žvaigždžių greičio plitimas.
„Mūsų pačių nuostabai, mes išmatuojome ypač siauras spektrines linijas, kurios palieka labai mažai vietos daugiau masės, nei masė, kurią žvaigždės atneša į galaktiką“, - sako Danieli. Tamsiosioms medžiagoms tiesiog nėra vietos.
Tuo tarpu Erikas Emsellemas iš Europos pietų observatorijos ir jo kolegos tyrinėjo galaktiką su labai dideliu teleskopu Čilės Atakamos dykumoje. Jie taip pat atrado mažo greičio dispersiją, kuri palaiko trūkstamą tamsiosios medžiagos scenarijų.
Nicholas Martin, Strasbūro universiteto Prancūzijoje astronomas, buvo vienas iš originalaus straipsnio kritikų. Praėjusiais metais paskelbtame tolesniame dokumente jis teigė, kad įvertinti DF2 galaktikos masę remiantis aplinkinių žvaigždžių spiečiaus judesiais yra per sunku. Tačiau Martinas sako, kad jį nuramino naujausi Danieli ir Emsell rezultatai.
„Tai tapo įmanoma dėl naujų instrumentų, kurie pateko į didžiausius teleskopus planetoje. Ir, jei sąžininga, prieš metus man nebuvo akivaizdu, kad tai bus įmanoma. Prieš metus aš nebuvau pasirengęs pasakyti, kad ši sistema bus visiškai keista, nes man atrodė, kad duomenys ne visiškai patvirtina matavimus. Bet dabar, kai yra dvi skirtingos komandos, pačios išmatavusios žvaigždžių greičio diapazoną, manau, tampa akivaizdu, kad yra keista “.
Danieli išvados buvo pristatytos Princetono universiteto konferencijoje apie tamsiąsias medžiagas ir bus paskelbtos „Astrophysical Journal Letters“.
Apskritai, jos tyrimai rodo, kad yra visa klasė tokių tamsiosios medžiagos turinčių galaktikų.
Ieškant trūkstamos medžiagos
Kai kurie astronomai stebi, kaip tokios galaktikos galėtų susiformuoti ir kur nuėjo tamsioji medžiaga. Boylan-Kolchinas sako, kad viena iš galimybių yra kaimyninės, daug didesnės galaktikos, atskirtos nuo tamsiosios medžiagos, gravitacinis patraukimas. Arba DF2 ir DF4 gali būti ne galaktikos, o kuklios žvaigždžių kolekcijos, paslėptos kaip galaktikos; tokiu atveju šios izoliuotos žvaigždžių grupės galėtų susidaryti susidūrusios su kitur išbėgančiomis dujų srove. Arba gali būti dar nuobodesnių scenarijų, pavyzdžiui, galaktikų orientacija Žemės atžvilgiu, o tai neigiamai veikia tikslių jų judesių spektrinius matavimus.
Aišku viena: jei nekils rimtų abejonių, tamsiosios medžiagos nebuvimas galaktikose įtikinamai parodys, kad šią medžiagą galima atskirti nuo žvaigždžių, dujų, dulkių ir kitos įprastos medžiagos. Ir tai, savo ruožtu, sustiprins tamsiosios materijos egzistavimo argumentą.
Nepaisant dešimtmečius trukusių intensyvių tyrimų, dar iki galo niekas neatrado tamsiosios medžiagos. Įrodymų trūkumas paskatino kai kuriuos astrofizikus ieškoti alternatyvių būdų galaktikoms formuoti ir jų judėjimui valdyti, atsirandant tokioms hipotezėms kaip „kylanti gravitacija“ir „modifikuota Niutono dinamika“. Šių hipotezių šalininkai teigia, kad dauguma astronomų mano, kad tamsiosios medžiagos gali būti reiškinys, atsirandantis iš fizikos, kurios mes iki galo nesuprantame. Bet šiuo atveju šios keistos galaktikos pasisakys už tai, kad alternatyvos yra klaidingos ir kad tamsiosios medžiagos iš tikrųjų gali būti priežastis.
Ilja Khel