Οι αστρονόμοι ανακαλύπτουν έναν παράξενο γαλαξία χωρίς σκοτεινή ύλη

Πριν από τρία χρόνια, ο Filippo Fraternali και οι συνεργάτες του ανακάλυψαν μισή ντουζίνα μυστηριωδώς διάσπαρτους γαλαξίες, που έμοιαζαν με εκτεταμένες πόλεις με αστέρια και αέρια. Αλλά σε αντίθεση με όλους σχεδόν τους άλλους γαλαξίες – συμπεριλαμβανομένου του Γαλαξία μας – δεν φαίνεται να είναι παγιδευμένος σε τεράστιες συστάδες σκοτεινής ύλης, η οποία συνήθως συνδυάζει αυτές τις αστρικές πρωτεύουσες με τη βαρύτητά τους. Οι επιστήμονες επέλεξαν έναν γαλαξία για μεγέθυνση, έναν μέτριου μεγέθους γαλαξία περίπου 250.000 έτη φωτός μακριά, και του έδειξαν 27 κεραίες ραδιοτηλεσκοπίου από την Very Large Array στο Νέο Μεξικό.

Αφού συνέλεξαν 40 ώρες δεδομένων, χαρτογράφησαν τα αστέρια και τα αέρια και επιβεβαίωσαν αυτό που υπαινίσσονταν τα προηγούμενα πλάνα: “Το περιεχόμενο της σκοτεινής ύλης που συμπεραίνουμε σε αυτόν τον γαλαξία είναι πολύ μικρότερο από ό,τι θα περίμενες”, ο Fraternali, αστρονόμος στο Kapteyn Astronomical Ινστιτούτο στο Πανεπιστήμιο του Groningen στην Ολλανδία. Εάν η ομάδα ή οι ανταγωνιστές τους βρουν άλλους τέτοιους γαλαξίες, θα μπορούσε να αποτελέσει πρόκληση για τους επιστήμονες. Εν όψει του σκοτάδι Θέμα, η κυρίαρχη προοπτική σε αυτόν τον τομέα για τουλάχιστον 20 χρόνια. Ο Fraternali και η ομάδα του δημοσιεύουν τα αποτελέσματά τους τον Δεκέμβριο σε Μηνιαίες Ανακοινώσεις της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας.

Βασισμένοι σε δεκαετίες τηλεσκοπικών παρατηρήσεων και προσομοιώσεων υπολογιστή, οι επιστήμονες έχουν καταλήξει να σκέφτονται τη σκοτεινή ύλη ως τον κρυμμένο σκελετό του σύμπαντος. Οι «αρθρώσεις» του είναι τεράστιες συστάδες αόρατων σωματιδίων που φιλοξενούν μεγάλους και μικρούς γαλαξίες. Αλλά ο Fraternali δεν είναι ο πρώτος που υπαινίσσεται εξαίρεση από αυτόν τον κανόνα. Πριν από μερικά χρόνια, ο Peter van Dokkum, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο Yale, και οι συνεργάτες του Ανακαλύπτω Παρόμοιοι γαλαξίες με τηλεσκόπιο Hubble Φαίνεται επίσης να του λείπει η σκοτεινή ύλη. «Αυτοί οι γαλαξίες που βρήκαμε το 2018, έχουν προκαλέσει πολλές διαμάχες, συζητήσεις και εργασίες συνέχειας, επειδή ήταν απροσδόκητοι και δύσκολο να εξηγηθούν», λέει ο van Dokkum.

Αυτοί οι άλλοι γαλαξίες ζούσαν σε ένα πολυσύχναστο περιβάλλον, όπου γειτονικοί μεγαλύτεροι γαλαξίες πετάνε συχνά, προσελκύοντας πιθανώς τη σκοτεινή ύλη μαζί τους. Αντίθετα, ο Γαλαξίας Fraternali είναι εντελώς απομονωμένος και δεν έχει τέτοιους ενοχλητικούς γείτονες, επομένως η σπανιότητα της σκοτεινής ύλης δεν μπορεί να εξηγηθεί με αυτόν τον τρόπο. «Μπορεί να είναι πολύ σημαντικά», λέει ο van Dokkum. Πώς συγκεντρώνονται τα αστέρια και το αέριο σε αυτή τη θέση χωρίς τη βοήθεια της σκοτεινής ύλης;

Αυτά τα παράξενα αντικείμενα έχουν φτάσει να ονομάζονται «υπερ-εξαπλωμένοι γαλαξίες». Είναι πολύ ακραίες τιμές: όσον αφορά τη μάζα τους, είναι πολύ μικρές, αλλά είναι διάσπαρτες σε τεράστιες αποστάσεις. Μερικά έχουν το μέγεθος του Γαλαξία μας, αλλά μόνο εκατό αστέρια – ή ακόμα και λιγότερα. Είναι τόσο κοντά στο διαφανές που είναι δύσκολο να κατασκοπευθούν στον νυχτερινό ουρανό. “Είναι πιο αχνό στη μέση, επομένως είναι πιο δύσκολο να εντοπιστεί. Χάρη στα καλύτερα τηλεσκόπια και τις βαθύτερες παρατηρήσεις, γίνεται όλο και πιο δημοφιλές”, λέει η Miria Montes, αστρονόμος στο Επιστημονικό Ινστιτούτο του Διαστημικού Τηλεσκοπίου στη Βαλτιμόρη και ειδικός σε τέτοιους γαλαξίες.

Ξεκινώντας τη δεκαετία του 1960, η Αμερικανίδα αστρονόμος Βέρα Ρούμπιν και άλλοι αποκάλυψαν για πρώτη φορά τη δυνατότητα αόρατης ή «σκοτεινής» ύλης ενώ μετρούσαν πόσο γρήγορα τα αστέρια στους γαλαξίες περιστρέφονται γύρω από το κέντρο, δείχνοντας ότι τα εσωτερικά αστέρια περιστρέφονται με διαφορετικές ταχύτητες από τα εξωτερικά. Με βάση την περιστροφή αυτών των αστεριών, οι επιστήμονες υπολόγισαν πόση μάζα θα έπρεπε να έχει ο γαλαξίας για να τον κρατά συνεχώς να περιστρέφεται, αντί να χτυπιέται στο διάστημα. Για πολλούς γαλαξίες, αυτή η μάζα ήταν αρκετές φορές μεγαλύτερη από τη μάζα όλων των αστεριών μαζί. Οι επιστήμονες έλυσαν το πρόβλημα συνάγοντας την ύπαρξη κάποιου είδους σκοτεινής ύλης, η οποία δεν εκπέμπει ούτε αντανακλά φως, και η οποία θα έπρεπε να αποτελεί την υπόλοιπη μάζα που συγκρατεί τον γαλαξία μαζί.