Согласно современным космологическим моделям, темная материя составляет примерно 85% массы Вселенной. Хотя продолжающиеся усилия по изучению этой таинственной невидимой массы не дали прямых доказательств, астрофизики смогли измерить ее влияние, наблюдая ореолы темной материи, гравитационные линзы и влияние общей теории относительности на крупномасштабные космические структуры.
Однако теперь ученые обнаружили массивную галактику, в которой почти нет темной матери. Ее заметила группа астрономов во главе с сотрудниками Института астрофизики Канарских островов (IAC) при наблюдении за NGC 1277.
Эта линзообразная галактика, расположенная на расстоянии 240 миллионов световых лет от нас в созвездии Персея, в несколько раз массивнее Млечного Пути.
Впервые была обнаружена массивная галактика, в которой нет признаков темной материи, что является серьезной проблемой для нынешних космологических моделей.
Согласно Стандартной модели космологии — Модели Лямбда-CDM (ΛCDM) — темная материя играла неотъемлемую роль в формировании и эволюции вселенной (и играет до сих пор).
Теоретически эта невидимая масса существовала уже вскоре после Большого взрыва и образовывала ореолы, которые привлекали нейтральный газообразный водород в вращающиеся диски. Этот газ втягивался во все более и более плотные облака, вызывая образование первых галактик и звезд.
Сегодня темная материя является основным компонентом всех массивных галактик и проявляется в их кривых вращения, линзах, которые они создают, и их взаимодействиях с окружающими звездами и межгалактической средой (МГС).
Однако, когда команда ученых измерила распределение массы NGC 1277, они наблюдали только ее распределение в звездах. Из этого они сделали вывод, что темная материя не может составлять более 5% массы галактики в пределах наблюдаемого радиуса, хотя их наблюдения показали, что темной материи там может вообще не быть.
«Этот результат не согласуется с принятыми в настоящее время космологическими моделями, которые включают темную материю. Важность реликтовых галактик, помогающих нам понять, как образовались первые галактики, была причиной, по которой мы решили наблюдать NGC 1277 с помощью спектрографа интегрального поля. Из спектров мы сделали кинематические карты, которые позволили нам определить распределение массы внутри галактики в радиусе около 20 000 световых лет» — говорят исследователи.
В своей статье команда описывает NGC 1277 как прототип «реликтовой галактики», очень редкого класса, который не взаимодействует с соседними галактиками. Считается, что эти галактики являются остатками гигантских галактик, образовавшихся вскоре после Большого взрыва.
Смотрите также
Исследование: звезды движутся медленнее на краю Млечного Пути
Гравитационные волны могут быть сами «тёмной материей»?
Некоторые звезды могут содержать внутри себя первичные черные дыры
Однако модель ΛCDM предсказывает, что на темную материю должно приходиться не менее 10% массы таких галактик, как NGC 1277, и до 70% для этого конкретного типа. По словам соавтора работы Анны Ферре-Мате, исследователя IAC и ULL, этому несоответствию есть два возможных объяснения:
«Одно из них заключается в том, что гравитационное взаимодействие с окружающей средой внутри скопления галактик, в котором находится эта галактика, вытеснило темную материю. Другое заключается в том, что темная материя была вытеснена из системы, когда галактика сформировалась в результате слияния протогалактических фрагментов, что привело к возникновению реликтовой галактики».
Однако ни одно из этих объяснений не является полностью удовлетворительным с точки зрения ученых.
В ближайшем будущем команда планирует продолжить расследование этой тайны, проведя наблюдения с помощью инструмента WHT Enhanced Area Velocity Explorer (WEAVE) на телескопе Уильяма Гершеля (WHT), расположенном в обсерватории Роке-де-лос-Мучачос на острове Ла-Пальма.
Если измерения WEAVE подтвердят, что у NGC 1277 нет темной материи, это поставит под сомнение альтернативные модели темной материи, а именно теории, в которых гравитация видоизменяется, а большая часть гравитационного притяжения внутри галактик связана с небольшим изменением закона гравитации в больших масштабах. «Хотя темная материя в конкретной галактике может быть потеряна, модифицированный закон гравитации должен быть универсальным, он не может иметь исключений, так что галактика без темной материи является опровержением такого рода альтернатив темной материи», — отмечают исследователи.
Наблюдения также могут пролить свет на особенно огромную Сверхмассивную черную дыру (СМЧД) в галактике, масса которой составляет примерно 17 миллиардов солнечных масс, или в 4250 раз больше массы Стрельца A* (СМЧД в центре Млечного Пути).
По мнению некоторых астрономов, черные дыры могут быть источником темной материи. Есть также загадка галактик темной материи, как любопытный случай с FAST J0139+4328, которая почти полностью состоит из нее.
Миссии следующего поколения, такие как космические телескопы Euclid и Nancy Grace Roman, также предоставят новую информацию, исследуя расширение космоса после Большого взрыва. Эти наблюдения направлены на измерение влияния Темной Материи (и Темной Энергии ) в самых больших космических масштабах.
Результаты этих и других исследований разрешат продолжающиеся дебаты, обнаружив, что либо существует таинственная невидимая масса, либо наше понимание гравитации (описанное общей теорией относительности) нуждается в пересмотре.
Подпишитесь на наш канал в Telegram
