Rovnako ako vlnky v rybníku naznačujú, že niekto hodil kameňom, spustil vodomer alebo skočil zo žaby, existencia záhadnej látky - temnej hmoty - je určená jej obrovským vplyvom na priestor. Astronómovia to nemôžu priamo pozorovať, ale gravitácia temnej hmoty určuje vznik, tvar a pohyb galaxií. Vďaka tomu je minuloročný objav úplne neočakávaný: v podivnej, rozptýlenej galaxii sa nenašla žiadna temná hmota. Myslíš si, že je to všetko? Bez ohľadu na to, ako to je.
Galaxie bez temnej hmoty
Niekoľko vedcov tento objav privítalo. Iní vyjadrili svoje pochybnosti kritizovaním merania vzdialeností a pohybu galaxie. Stávky sú vysoké: ak skutočne existuje nedostatok temnej hmoty v tejto galaxii, paradoxne potvrdí existenciu tejto záležitosti.
Pôvodný tím získal ďalšie dôkazy na podporu svojho pôvodného objavu. Okrem toho bola objavená druhá galaxia s podobnými príznakmi. Tam, kde bývala jedna ultrafialová galaxia bez temnej hmoty (na prvý pohľad), sú teraz dve.
„Jeden predmet môže byť vždy odpísaný ako jednorožec, ale akonáhle nájdete dva jednorožce, začnete sa pýtať na možnú existenciu jednorožcov,“hovorí Michael Boylan-Kolchin, astronóm na Texaskej univerzite v Austine, ktorý sa štúdie nezúčastnil. „A potom začnete premýšľať o tom, odkiaľ prišli, aké sú ich vlastnosti a ako sú bežné.“
Hľadanie jednorožcov
Propagačné video:
Dve zaujímavé galaxie, ktoré nás zaujímajú, sú veľmi slabé a ďaleko od Zeme: fotóny z ich hviezdokopov začali cestovať na našu planétu v posledných dňoch vlády dinosaurov, asi pred 65 miliónmi rokov. Prvá galaxia NGC 1052-DF2 je veľkosť Mliečnej dráhy, ale obsahuje 100-krát menej hviezd. Nová galaxia NGC 1052-DF4 sa nachádza v rovnakej oblasti oblohy a má približne rovnakú veľkosť a hmotnosť.
V marci vedci vedci Shani Danieliho a Petera van Dokkuma z Yale University uverejnili štúdiu, v ktorej odhadujú veľkosť NGC 1052-DF2 pozorovaním jeho hviezdneho svetla, ako aj pohybov hviezdokopov, ktoré ho obklopujú. Keby NGC 1052-DF2 obsahovala toľko temnej hmoty, akú by od nej astronómovia normálne očakávali, temná hmota by zvýšila orbitálnu rýchlosť týchto hviezdnych javov. Pohybujú sa však pomaly, čo naznačuje, že niet temnej hmoty. Kritici tvrdia, že rýchlosti týchto hviezdokopov boli prepočítané - a aj keď boli správne, veľkosť vzorky iba 10 hviezdokopov bola príliš skromná na to, aby spoľahlivo určila zásoby tmavej hmoty NGC 1052-DF2.
V októbri sa Danieli rozhodol riešiť túto otázku pomocou inej techniky. Vzala si Keck Cosmic Web Imager, nový prístroj nedávno nainštalovaný za obrovským 10-metrovým hlavným zrkadlom Keckovho ďalekohľadu na Havaji. Tento prístroj dokáže merať svetlo veľmi slabých objektov s extrémne vysokým rozlíšením, vďaka čomu je ideálny na štúdium ultrafialových galaxií, ako je NGC 1052-DF2. Tento nástroj bol taký dobrý, že Danieli už nemusel študovať pohyby hviezdokopy, aby určil hmotnosť galaxie. Namiesto toho mohla priamo získať hmotu, priamo pomocou hviezdneho svetla galaxie.
Pokiaľ ide o informácie, hviezdne svetlo ich obsahuje veľa. Rozdelením svetla na základné farby (nazývané spektroskopia) môžu vedci určiť zloženie hviezdy, jej vek, smer v priestore a rýchlosť. Väčšina týchto informácií sa prenáša vo forme spektrálnych čiar - lineárnych prvkov zabudovaných do spektra hviezdy v dôsledku emisie alebo absorpcie rôznych chemických prvkov. Keckov prístroj meral spektrum približne 10 miliónov hviezd v galaxii DF2. Veľkosť šírky medzi najrýchlejšími a najpomalšími hviezdami v galaxii dáva predstavu o tom, nakoľko s nimi hmota interaguje. Čím viac hmoty - tmavé alebo iné - tým väčšie je šírenie rýchlosti hviezd.
"Na naše vlastné prekvapenie sme zmerali extrémne úzke spektrálne čiary, ktoré ponechávajú veľmi malý priestor pre viac hmoty, ako je hmotnosť, ktorú do galaxie privádzajú hviezdy," hovorí Danieli. Jednoducho nie je miesto pre temnú hmotu.
Medzitým Erik Emselem z Európskeho južného observatória a jeho kolegovia skúmajú galaxiu pomocou veľmi veľkého ďalekohľadu v chilskej púšti Atacama. Objavili tiež disperziu s nízkou rýchlosťou, ktorá podporuje scenár chýbajúcej temnej hmoty.
Nicholas Martin, astronóm na univerzite v Štrasburgu vo Francúzsku, bol jedným z kritikov pôvodného článku. V nadväzujúcom dokumente uverejnenom minulý rok tvrdil, že je príliš ťažké odhadnúť hmotnosť galaxie DF2 na základe pohybov okolitého hviezdokopa. Martin však tvrdí, že ho ubezpečili najnovšie výsledky od Danieliho a Emsella.
„Toto sa stalo možným vďaka novým nástrojom, ktoré dorazili na najväčšie teleskopy na planéte. A aby som bol úprimný, pred rokom mi nebolo zrejmé, že by to bolo možné. Pred rokom som nebol pripravený povedať, že tento systém bude úplne nevyhnutne čudný, pretože sa mi zdalo, že merania údaje úplne nepodporovali. Ale teraz, keď existujú dva rôzne tímy, ktoré merali rozsah rýchlosti samotných hviezd, si myslím, že je zrejmé, že existuje divnosť. ““
Danielove zistenia boli prezentované na konferencii o temnej hmote na Princetonskej univerzite a budú uverejnené v Astrophysical Journal Letters.
Celkovo jej výskum naznačuje, že existuje celá trieda takýchto galaxií chudobných na temnú hmotu.
Hľadanie chýbajúcich vecí
Niektorí astronómovia sústreďujú svoje mozgy na to, ako by sa takéto galaxie mohli tvoriť a kam by mohla ísť temná hmota. Boylan-Kolchin hovorí, že jednou z možností je gravitačný ťah susednej oveľa väčšej galaxie oddelenej od temnej hmoty. Alebo DF2 a DF4 nemusia byť vôbec galaxiami, ale skromnými zbierkami hviezd maskovaných ako galaxie; v tomto prípade by sa tieto izolované skupiny hviezd mohli tvoriť z kolízií prúdov plynu unikajúcich inde. Alebo môžu existovať ešte nudnejšie scenáre, napríklad orientácia galaxií vzhľadom na Zem, čo nepriaznivo ovplyvňuje získavanie presných spektrálnych meraní ich pohybov.
Jedno je isté: ak nevzniknú žiadne závažné pochybnosti, neprítomnosť temnej hmoty v galaxiách presvedčivo preukáže, že táto látka je oddeliteľná od hviezd, plynu, prachu a iných bežných látok. A to zase posilní argument o existencii temnej hmoty.
K dnešnému dňu nikto definitívne neobjavil temnú hmotu, napriek desaťročiam intenzívneho výskumu. Nedostatok dôkazov prinútil niektorých astrofyzikov, aby hľadali alternatívne spôsoby, ako vyrezávať galaxie a kontrolovať ich pohyb prostredníctvom vzniku hypotéz, ako je „vznikajúca gravitácia“a „modifikovaná newtonovská dynamika“. Navrhovatelia týchto hypotéz tvrdia, že väčšina astronómov verí, že temná hmota môže byť jav, ktorý vychádza z fyziky, ktorej úplne nerozumieme. Ale v tomto prípade budú tieto podivné galaxie hovoriť v prospech skutočnosti, že alternatívy sú nesprávne a že tmavá hmota môže byť skutočne príčinou.
Ilja Khel