Ομάδα του Yale ανακάλυψε τον τρίτο γαλαξία χωρίς σκοτεινή ύλη

Μια ομάδα αστρονόμων με επικεφαλής το Yale επιβεβαίωσε ότι ένας αμυδρός νάνος γαλαξίας 67 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη δεν περιέχει σκοτεινή ύλη, καθιστώντας τον τον τρίτο τέτοιο γαλαξία που βρέθηκε κατά μήκος ενός ασυνήθιστου γραμμικού ίχνους — και προσφέροντας μερικές από τις ισχυρότερες ενδείξεις μέχρι σήμερα ότι η σκοτεινή ύλη είναι μια φυσική ουσία που μπορεί να διαχωριστεί από την κανονική ύλη.

Ένα κοσμικό ίχνος που δεν μοιάζει με κανένα άλλο

Ο γαλαξίας, NGC 1052-DF9, προστίθεται σε δύο προηγουμένως αναγνωρισμένους γαλαξίες με έλλειψη σκοτεινής ύλης, τους DF2 και DF4, οι οποίοι ανακαλύφθηκαν το 2018 και το 2019. Και οι τρεις βρίσκονται σε ευθεία γραμμή με επτά άλλους γαλαξίες στο πεδίο NGC 1052, ένας σχηματισμός που δεν έχει παρατηρηθεί ποτέ ξανά, σύμφωνα με μελέτη που δημοσιεύτηκε στο The Astrophysical Journal.arXiv.org+1

"Μια σειρά γαλαξιών που στερούνται σκοτεινής ύλης δεν έχει ξαναφανεί ποτέ", δήλωσε ο Michael Keim, διδακτορικός φοιτητής αστροφυσικής στο Yale και πρώτος συγγραφέας της μελέτης. "Η ανακάλυψη παρέχει μερικές από τις ισχυρότερες ενδείξεις μέχρι σήμερα ότι αυτοί οι γαλαξίες σχηματίστηκαν μέσω μιας ακραίας και προηγουμένως αθέατης διαδικασίας και προσφέρει ένα σπάνιο νέο παράθυρο στη φύση της ίδιας της σκοτεινής ύλης".news.yale

Χρησιμοποιώντας το Keck Cosmic Web Imager στο Αστεροσκοπείο W. M. Keck στο Maunakea της Χαβάης, οι ερευνητές μέτρησαν τις κινήσεις των άστρων εντός του DF9 για να προσδιορίσουν τη συνολική του μάζα. Διαπίστωσαν μια διασπορά αστρικής ταχύτητας περίπου 6,5 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο — συνεπή με τη βαρυτική έλξη μόνο της ορατής ύλης, η οποία εκτιμάται σε περίπου 140 εκατομμύρια ηλιακές μάζες. Εάν ο DF9 φιλοξενούσε ένα τυπικό φωτοστέφανο σκοτεινής ύλης, η μάζα του θα ξεπερνούσε τους 10 δισεκατομμύρια ήλιους και η διασπορά ταχύτητας θα ήταν πολύ υψηλότερη.The Machine Herald+2

Μια σύγκρουση τύπου Bullet Dwarf

Η ευθυγράμμιση των τριών γαλαξιών χωρίς σκοτεινή ύλη υποδεικνύει μια ενιαία καταστροφική προέλευση. Στο σενάριο σύγκρουσης "Bullet Dwarf", δύο γαλαξίες συγκρούονται μεταξύ τους με ακραία ταχύτητα, απογυμνώνοντας τα αέρια από τα φωτοστέφανα σκοτεινής ύλης τους. Αυτό το απελευθερωμένο αέριο συμπυκνώνεται στη συνέχεια σε νέους γαλαξίες κατά μήκος ενός γραμμικού ίχνους — γαλαξίες που γεννήθηκαν χωρίς το ικρίωμα σκοτεινής ύλης που συνήθως συγκρατεί τέτοιες δομές μαζί.universetoday+1

Ο DF9 είχε προηγουμένως αναγνωριστεί λανθασμένα ως υπερμεγέθης μαύρη τρύπα πριν ο Keim τον επισημάνει για βαθύτερη ανάλυση κατά τη διάρκεια της διδακτορικής του εργασίας με τον Pieter van Dokkum, τον αστρονόμο του Yale που ανέφερε για πρώτη φορά το έλλειμμα σκοτεινής ύλης στον DF2.physics.yale.edu+1

Γιατί η έλλειψη σκοτεινής ύλης αποδεικνύει ότι η σκοτεινή ύλη υπάρχει

Αντιφατικά, οι γαλαξίες που στερούνται σκοτεινής ύλης αποτελούν μερικά από τα ισχυρότερα επιχειρήματα ότι η σκοτεινή ύλη είναι πραγματική. Εάν η σκοτεινή ύλη ήταν απλώς ένα τεχνούργημα τροποποιημένης βαρύτητας, όπως προτείνουν ορισμένες εναλλακτικές θεωρίες, δεν θα μπορούσε να απογυμνωθεί φυσικά από έναν γαλαξία. Το γεγονός ότι οι DF2, DF4 και τώρα ο DF9 παρουσιάζουν αστρικές κινήσεις συνεπείς μόνο με την ορατή μάζα τους υποδηλώνει ότι η σκοτεινή ύλη είναι μια ξεχωριστή ουσία που μπορεί να διαχωριστεί από την κανονική ύλη μέσω ενεργητικών συγκρούσεων.The Machine Herald+1

"Αυτό το σύστημα δείχνει ότι τα αστέρια και οι γαλαξίες μπορούν να σχηματιστούν έξω από 'φωτοστέφανα' σκοτεινής ύλης σε ακραία γεγονότα και υποδεικνύει ότι η σκοτεινή ύλη είναι μια φυσική ουσία που μπορεί να δράσει ανεξάρτητα από την κανονική ύλη ή το αέριο, αμφισβητώντας εναλλακτικές θεωρίες ότι η σκοτεινή ύλη είναι βαρύτητα", είπε ο Keim.news.yale