Дані Хаббла підтверджують нестачу темної матерії в галактиках

Найточніше наразі вимірювання відстані до ультрадифузної галактики (УДГ) NGC1052-DF2 (DF2) без сумніву підтверджує нестачу у ній темної матерії.

Про це розповідають в Інституті перспективних досліджень.

Нещодавно виміряна відстань у 22,1 +/- 1,2 мегапарсека була отримана міжнародною групою дослідників під керівництвом Зілі Шена та Пітера ван Доккума з Єльського університету та Шані Даніелі, співробітниці програми NASA "Хаббл" в Інституті перспективних досліджень.

"Визначення точної відстані до DF2 було ключовим фактором для підтвердження наших попередніх результатів", - заявила Даніелі. "Нове вимірювання, про яке повідомляється в цьому дослідженні, має вирішальне значення для оцінки фізичних властивостей галактики, тим самим підтверджуючи нестачу темної матерії".

Результати, опубліковані в Astrophysical Journal Letters 9 червня 2021 року, ґрунтуються на 40 орбітах космічного телескопа “Хаббл” з отриманням зображень за допомогою камери “Advanced Camera for Surveys” та аналізу “вершини відгалуження червоних гігантів” (TRGB) — золотого стандарту для таких уточнених вимірювань. У 2019 році команда опублікувала результати вимірювання відстані до сусідньої УДГ NGC1052-DF4 (DF4) на основі 12 орбіт Хаббла та аналізу TRGB, які надали вагомі докази відсутності темної матерії. Цей переважний метод розширює дослідження команди 2018 року, які покладались на "флуктуації поверхневої яскравості" для вимірювання відстані. Обидві галактики були виявлені за допомогою телескопа “Dragonfly Telephoto Array” в обсерваторії “Небо” у Нью-Мексико.

"Ми опинилися у складному становищі з нашими первинними спостереженнями цієї галактики за допомогою Хаббла у 2018 році", - сказав ван Доккум. “Думаю, люди мали рацію ставити це під сумнів, оскільки результат такий незвичний. Було б добре, якби знайшлося просте пояснення, наприклад неправильна відстань. Але я думаю, що буде веселіше і цікавіше, якщо це дійсно дивна галактика".

На додаток до підтвердження попередніх висновків про відстань, результати Хаббла показали, що галактики розташовані трохи далі, ніж вважалося раніше, що підкріплює версію про те, що вони майже не містять темної матерії. Якби DF2 була ближче до Землі, як стверджують деякі астрономи, вона була б насправді тьмянішою та менш масивною, і галактиці була б потрібна темна матерія для врахування спостережуваного ефекту загальної маси.

Темна матерія широко розглядається як необхідний інгредієнт галактик, але дане дослідження надає додаткові докази того, що її присутність не є неминучою. Хоча темна матерія ще не спостерігалася безпосередньо, її гравітаційний вплив схожий на клей, який утримує галактики разом і керує рухом видимої матерії. У випадку DF2 та DF4 дослідники змогли пояснити рух зірок лише на основі зоряної маси, що припускає нестачу або відсутність темної матерії. За іронією долі, виявлення галактик, у яких не вистачає темної матерії, швидше за все, допоможе розкрити її загадкову природу і дасть нові уявлення про еволюцію галактик.

Хоча DF2 і DF4 за своїми розмірами порівнянні з галактикою Чумацький Шлях, їх загальна маса складає лише близько одного відсотка маси нашої галактики. Також було виявлено, що ці наддифузні галактики мають велику популяцію особливо світніх кулястих скупчень.

Це дослідження викликало великий науковий інтерес, а також енергійну дискусію серед прихильників альтернативних теорій темної матерії, таких як модифікована ньютонівська динаміка (MOND). Однак, з урахуванням останніх висновків команди — включаючи відносні відстані двох УДГ до NGC1052 — такі альтернативні теорії здаються менш вірогідними. Крім того, зараз існує незначна невизначеність у вимірюванні відстаней, проведених командою, з огляду на використання методу TRGB. Заснований на фундаментальній фізиці, цей метод залежить від спостереження за червоними зірками-гігантами, які після згорання запасів гелію вивергають спалах, який завжди відбувається з однаковою яскравістю.

"Існує приказка, що надзвичайні твердження вимагають надзвичайних доказів, і нове вимірювання відстані міцно підтверджує наші попередні висновки, що в DF2 відсутня темна матерія", - заявив Шен. "Зараз настав час вийти за межі дискусій щодо відстані та зосередитись на тому, як почали існувати такі галактики".

Просуваючись уперед, дослідники продовжуватимуть шукати більше цих дивних галактик, одночасно розглядаючи ряд питань, таких як: Як формуються УДГ? Що вони говорять нам про стандартні космологічні моделі? Наскільки поширені ці галактики і які ще унікальні властивості вони мають? Щоб розгадати ці таємниці і остаточне питання про те, чим насправді є темна матерія, знадобиться розкрити набагато більше галактик позбавлених темної матерії.

Дослідження є у відкритому доступі на сервері препринтів arXiv.

Зазначимо, що в іншому дослідженні нестача темної матерії в галактиках DF2 та DF4 пояснюється тим, що в минулому вони утворилися як галактики, в яких темна матерія домінувала, але потім галактики були її позбавлені шляхом дії припливних сил.

Також, як повідомлялося, Хаббл надав додаткові докази припливного руйнування в галактиці DF4.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.