19 galaksia, joista ilmeisesti puuttuu tumma asia. Kukaan ei tiedä miksi



Yhdeksäntoista äskettäin löydetystä kääpiögalaksista näyttää puuttuvan pimeästä aineesta, ja fyysikot eivät ole varmoja miksi.

Löytö lisää dramaattisesti niiden galaktikoiden lukumäärää, joista näyttää puuttuvan tumma aine, salaperäinen, näkymätön tavara, joka aiheuttaa gravitaation, mutta ei säteile valoa. Tumman aineen ajatellaan olevan keskeinen ainesosa galaksien muodostumisessa, kun sen painovoima vetää yhteen kaasun atomeja galaksien muodostamiseksi. Voimme kertoa, että galaksissa on läsnä pimeää ainetta, koska se saa kyseisessä galaksissa olevan aineen pyörimään nopeammin kuin mitä se tapahtuisi, jos näkemämme aine muodostaisi galaksin koko massan. Tämä nopeampi pyöritys on näkynyt jokaisessa galaksissa, joka voitaisiin mitata tarkasti. Viime aikoina tutkijat ovat kuitenkin havainneet, että tietyt pienet galaksit, nyt myös nämä 19, käyttäytyvät ikään kuin niitä dominoivat baryonit – hiukkaset, jotka muodostavat tavallisen aineen. Näyttöä heidän näkymättömästä pimeästä aineestaan ​​puuttuu.

Yhdistyneen kuningaskunnan Durhamin yliopiston astrofysiikka Kyle Oman, joka ei ollut mukana tässä löytössä, kertoi, että nämä galaksit ovat pisin luettelo näennäisesti pimeästä aineesta vapaista esineistä, joita on vielä ilmoitettu. Mutta he eivät ole ensimmäisiä.

Related: 11 suurinta vastaamattomia kysymystä Dark Matterista

Laajimmin havaittu galaksi, josta näytti puuttuvan pimeästä aineesta, tuli maaliskuussa 2018. Yale-yliopiston astrofysiikan Pieter van Dokkumin johtama astrofysiikaryhmä osoitti, että galaksin NGC 1052 – DF2 globaalien klustereiden keskimääräinen nopeus oli sama. Vain baryoneja edustava galaksimalli, vaikka monet kyseenalaistivat tuloksen pätevyyden, kuten Live Science raportoi.

Vaikka tarina pelataan, ylimääräiset joukkueet löysivät galakseja, joista näytti puuttuvan pimeästä aineesta. Ne tutkijat käyttivät toista menetelmää, joka erotti vetyatomien liikkeet kaukaisessa galaksissa – galaksin "H1-kiertokäyrät" – osoittaakseen, että kaasupilvet pyörivät ikään kuin ne eivät olisi tumman aineen vaikutelmassa. Oman työskenteli yhden tällaisen paperin parissa, joka julkaistiin 25. syyskuuta The Astrophysical Journal Letters -lehdessä.

Uusimmassa lehdessä, joka julkaistiin 25. marraskuuta Nature Astronomy -lehdessä, tunnistettiin 19 pimeästä aineesta vapaata galaksia samalla menetelmällä.

"Nämä H1-kiertokäyrät ovat tarkempia" kuin van Dokkum-joukkueen käyttämä menetelmä, kertoi Helsingin yliopiston astrofysiikan tutkija Till Sawala. Hänen mukaansa mittauksissa on kuitenkin vielä "systemaattista epävarmuutta", jotka ovat vielä ratkaisematta.

Esimerkiksi, jos isäntägalaksin kulma maan suhteen on mitattu väärin, se voi laskea laskelmat, Oman sanoi. Ja supernovien kaltaiset tapahtumat voivat nopeuttaa kaasua normaalissa galaksissa, luomalla kiertokäyrät, jotka näyttävät maapallolta kuin tämän uuden paperin galaksit, Sawala sanoi. Joko niin, tarvitaan lisäseurantaa pimeän aineettoman väitteen vahvistamiseksi, kaikki asiantuntijat (mukaan lukien tutkimuksen kirjoittajat) sanoivat.

Jos kuitenkin käy ilmi, että tietyistä galakseista puuttuu normaalia määrää tummaa ainetta, se on ongelma nykyisille teorioille siitä, miten maailmankaikkeus muodostui.

Fyysikot selittävät kuinka maailmankaikkeus muodostui ja käyttäytyy käyttämällä mallia, joka tunnetaan nimellä Lambda kylmä pimeä aine (ΛCDM). Se kuvaa maailmankaikkeuden kolmea pääpiirtettä: kosmologinen vakio (Λ), tumma aine ja tumma energia.

WaCDM selittää galaksien muodostumista, Sawala sanoi, eikä se voi helposti selittää kuinka nämä tietyt galaksit olisivat voineet muodostua ilman tummaa ainetta.

Jotkut esiin tulleista esimerkeistä, Omanin mukaan, voitaisiin selittää CDM: llä. Esimerkiksi kääpiögalaksegeissa, jotka sijaitsevat tiheiden galaksiklusterien keskellä, on monia muita painovoimalähteitä, jotta niiden tumma aine voidaan poistaa. Mutta tässä lehdessä, Oman sanoi, jotkut tumman aineen vapaista galakseista ovat yksinäisiä, kaukana muista painovoiman lähteistä.

"Se on haaste", Oman sanoi.

Jotkut tutkijat ovat esittäneet todisteita pimeästä aineesta vapaista galakseista tyrmäystaistelussa taistelussa andCDM: n ja toisen teoriajoukon, joka tunnetaan nimellä Modified Newtonian Dynamics (MOND), välillä. MOND-teoriat hylkäävät pimeän aineen gravitaation fysiikan parannusten hyväksi. Koska painovoiman tulisi toimia kaikkialla maailmankaikkeudessa, MOND ennustaa, että sen, mitä kutsumme tummaksi aineeksi, pitäisi olla myös kaikkialla, myös jokaisessa galaksissa. Mutta jos nämä galaksit rikkovat MOND: tä, ne rikkovat myös CDM: ää, joten se ei oikeastaan ​​ole MOND: n lyöntipäästö, Sawala sanoi.

Fyysikot sanoivat, että ainoa tapa selvittää mitä tapahtuu, on tutkia näitä galakseja paljon yksityiskohtaisemmin eri työkaluilla ja vahvistaa, että mitä siellä tapahtuu todella tapahtuu.

Alun perin julkaistu Elävä tiede.