Ανακαλύψτε τον γαλαξία χωρίς ίχνος σκοτεινής ύλης

Μια διεθνής ομάδα αστρονόμων με επικεφαλής ερευνητές από την Ολλανδία δεν βρήκε ίχνος σκοτεινής ύλης στον γαλαξία AGC 114905, παρά το γεγονός ότι έκανε λεπτομερείς μετρήσεις σε μια περίοδο σαράντα ωρών χρησιμοποιώντας τα πιο πρόσφατα τηλεσκόπια. Θα παρουσιάσουν τα ευρήματά τους στο Μηνιαίες Ανακοινώσεις της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας.

Όταν ο Pavel Mancera Piña (Πανεπιστήμιο του Groningen and Astron, Ολλανδία) και οι συνάδελφοί του ανακάλυψαν Έξι γαλαξίες με λίγη ή καθόλου σκοτεινή ύλη, τους είπαν «Μετρήστε ξανά, θα δείτε ότι θα υπάρχει σκοτεινή ύλη γύρω από τον γαλαξία σας». Ωστόσο, μετά από σαράντα ώρες λεπτομερών παρατηρήσεων χρησιμοποιώντας την Very Large Array (VLA) στο Νέο Μεξικό (ΗΠΑ), τα στοιχεία για την ύπαρξη ενός γαλαξία χωρίς σκοτεινή ύλη έχουν γίνει ισχυρότερα.

Ο εν λόγω γαλαξίας, AGC 114905, βρίσκεται περίπου 250 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Ταξινομημένος ως ένας εξαιρετικά διάχυτος νάνος γαλαξίας, το όνομα “νάνος γαλαξίας” αναφέρεται στη φωτεινότητά του και όχι στο μέγεθός του. Το μέγεθος του γαλαξία είναι το μέγεθος του γαλαξία μας Γαλαξίας Αλλά περιέχει χίλιες φορές λιγότερα αστέρια. Η κυρίαρχη ιδέα είναι ότι όλοι οι γαλαξίες, και σίγουρα οι πολύ διάχυτοι νάνοι γαλαξίες, μπορούν να υπάρχουν μόνο εάν συγκρατούνται από τη σκοτεινή ύλη.

Galaxy AGC 114905. Μια αστρική εκπομπή από τον γαλαξία εμφανίζεται με μπλε χρώμα. Τα πράσινα σύννεφα εμφανίζουν ουδέτερο αέριο υδρογόνο. Ο γαλαξίας δεν φαίνεται να περιέχει σκοτεινή ύλη, ακόμη και μετά από 40 ώρες λεπτομερών μετρήσεων με τα πιο πρόσφατα τηλεσκόπια. Πραγματοποίηση: Javier Román & Pavel Mancera Piña

Οι ερευνητές συνέλεξαν δεδομένα σχετικά με την περιστροφή αερίου του AGC 114905 για 40 ώρες μεταξύ Ιουλίου και Οκτωβρίου 2020 χρησιμοποιώντας το τηλεσκόπιο VLA. Στη συνέχεια, έφτιαξαν ένα γράφημα που δείχνει την απόσταση του αερίου από το κέντρο του γαλαξία στον άξονα x και την ταχύτητα περιστροφής του αερίου στον άξονα y. Αυτή είναι μια τυπική μέθοδος για την ανίχνευση της παρουσίας σκοτεινής ύλης. Το γράφημα δείχνει ότι οι κινήσεις αερίου του AGC 114905 μπορούν να εξηγηθούν πλήρως μόνο από τη συνηθισμένη ύλη.

«Αυτό είναι, φυσικά, αυτό που σκεφτήκαμε και ελπίζαμε γιατί επιβεβαιώνει τις προηγούμενες μετρήσεις μας», λέει ο Pavel Mancera Piña. “Αλλά το πρόβλημα τώρα είναι ότι η θεωρία προβλέπει ότι θα πρέπει να υπάρχει σκοτεινή ύλη στο AGC 114905, αλλά οι παρατηρήσεις μας λένε ότι δεν υπάρχει. Στην πραγματικότητα, η διαφορά μεταξύ θεωρίας και παρατήρησης αυξάνεται μόνο.”

Στις επιστημονικές τους δημοσιεύσεις, οι ερευνητές απαριθμούν μία προς μία πιθανές εξηγήσεις για την έλλειψη σκοτεινής ύλης. Για παράδειγμα, ο AGC 114905 θα μπορούσε να είχε απογυμνωθεί από τη σκοτεινή ύλη από μεγάλους κοντινούς γαλαξίες. Mancera Peña: «Αλλά δεν υπάρχει κανείς. Και στο πλαίσιο του σχηματισμού των πιο διάσημων γαλαξιών, του λεγόμενου μοντέλου ψυχρής σκοτεινής ύλης, θα πρέπει να παρέχουμε ακραίες τιμές​​εξαιρετικά πολύ πέρα ​​από το συνηθισμένο εύρος. Επίσης, με την τροποποιημένη Νευτώνεια δυναμική, μια εναλλακτική θεωρία της ψυχρής σκοτεινής ύλης, δεν μπορούμε να αναπαράγουμε τις κινήσεις του αερίου μέσα στον γαλαξία».

Σύμφωνα με τους ερευνητές, υπάρχει μια άλλη υπόθεση που θα μπορούσε να αλλάξει τα συμπεράσματά τους. Αυτή είναι η εκτιμώμενη γωνία από την οποία πιστεύουν ότι παρατηρούν τον γαλαξία. «Αλλά αυτή η γωνία πρέπει να αποκλίνει πολύ από την εκτίμησή μας προτού υπάρξει ξανά χώρος για τη σκοτεινή ύλη», λέει ο συν-συγγραφέας Tom Osterloe (Astron).

Εν τω μεταξύ, οι ερευνητές εξετάζουν λεπτομερώς έναν δεύτερο, εξαιρετικά διάχυτο νάνο γαλαξία. Εάν δεν εντοπίσετε ποτέ ξανά ένα ίχνος σκοτεινής ύλης σε αυτόν τον γαλαξία, η κατάσταση της σκοτεινής ύλης θα κάνει τους φτωχούς γαλαξίες ακόμα πιο δυνατούς.

Η έρευνα της Mancera Peña και των συνεργατών της δεν ήταν μια μεμονωμένη περίπτωση. Νωρίτερα, για παράδειγμα, ο Ολλανδοαμερικανός Peter van Dokkum (Πανεπιστήμιο Yale, ΗΠΑ) Βρείτε ένα αρχείο Ένας γαλαξίας με σχεδόν καθόλου σκοτεινή ύλη. Οι τεχνικές και οι μετρήσεις του Mancera Piña και των συνεργατών του είναι πιο στιβαρές.

Αναφορά: «No Need for Dark Matter: The Resolving Kinetics of a Superspreading Galaxy AGC 114905» Από Pavel E. Mancera Peña, Filippo Fraternali, Tom Osterlo, Elizabeth A. K. Adams, Kyle A. Amman and Lucas Lissman, Εκκρεμής κριτική, Μηνιαίες Ανακοινώσεις της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας.
arXiv: 2112.00017