Gali būti, kad visiškai nėra tamsiosios medžiagos. Netikėtas atradimas kosmose

Atradus didžiulę galaktiką, kurioje, regis, nėra tamsiosios medžiagos, gali kilti abejonių dėl mūsų kosminės evoliucijos teorijų.

Panašu, kad tamsiosios medžiagos, kuri sudaro apie 85 proc. Visatoje esančios medžiagos, nėra galaktikoje NGC 1277, priklausančioje Persėjo galaktikų spiečiui. Galaktika, esanti už 240 mln. šviesmečių nuo Žemės, yra pirmoji Paukščių Tako dydžio žvaigždžių, planetų, dulkių ir dujų sankaupa, kurioje, kaip nustatyta, nėra tamsiosios medžiagos.

„Šis rezultatas neatitinka šiuo metu priimtų kosmologinių modelių, kurie akcentuoja tamsiosios medžiagos egzistavimą“, – teigia pagrindinsi atrdimo autroius ir La Lagūnos universiteto (Ispanija) mokslininkas Sebastiénas Comerónas.

Tamsioji medžiaga yra faktiškai nematoma, nes ji nesąveikauja su šviesa kaip matoma medžiaga, iš kurios sudarytos žvaigždės, planetos ir mes. Tačiau apie tamsiosios medžiagos buvimą galima spręsti iš jos gravitacinės sąveikos. Pirmą kartą apie šios tamsiosios medžiagos egzistavimą buvo užsiminta, kai astronomai pastebėjo masyvias galaktikas, besisukančias taip greitai, kad jos būtų išsisklaidžiusios, jei ne nematomos masės gravitacinė įtaka, laikanti jas kartu.

Dėl šio fakto mokslininkai iškėlė teoriją, kad visas dideles galaktikas gaubia tamsiosios medžiagos apvalkalas – ir tai tapo svarbia prielaida kuriant galaktikų evoliucijos teorijas. Tačiau atradus galaktiką, kurioje, regis, nėra tamsiosios medžiagos, ši prielaida tapo abejotina.

Reliktinės galaktikos tyrimas

NGC 1277, laikoma kosminiu reliktu, yra neįprasta – nes mažai sąveikavo su kitomis aplinkinėmis galaktikomis. Manoma, kad tokios galaktikos kaip ši yra ankstyvojoje Visatoje egzistavusių milžiniškų galaktikų liekanos. Šios reliktinės galaktikos yra labai svarbios, nes padeda astronomams suprasti, kaip susiformavo pirmosios galaktikos.

S.Comerónas su kolegomis stebėjo NGC 1277 prietaisu, vadinamu integrinio lauko spektrografu (angl. integral field spectrograph). Tai leido jiems sudaryti galaktikos judėjimo žemėlapį ir nustatyti jos masę bei pasiskirstymą.

Tai atskleidė, kad NGC 1277 bendrosios masės pasiskirstymas, į kurį turėtų įeiti tamsioji medžiaga, sutampa su jos matomos medžiagos – kitaip tariant, žvaigždžių, dulkių, dujų ir planetų, masės – pasiskirstymu. Tai reiškia, kad galaktikos ribose tamsiosios medžiagos kiekis negali būti didesnis nei 5 proc. – tačiau gauti rezultatai greičiau atitinka tai, kad galaktikoje NGC 1277 visiškai nėra tamsiosios medžiagos.

Tai stebina – nes pagal šiuo metu priimtiniausius kosminės evoliucijos modelius, įskaitant standartinį kosmologijos modelį, NGC 1277 turėtų sudaryti nuo 10 proc. iki 70 proc. tamsiosios medžiagos.

„Šis neatitikimas tarp stebėjimų ir mūsų išankstinių lūkesčių yra mįslė, o gal net iššūkis standartiniam modeliui“, – sako tyrėjų komandos narys ir La Lagūnos universiteto mokslininkas Ignacio Trujillo.

Kur dingo reliktinės galaktikos tamsioji medžiaga?

Šį atradimą padarę mokslininkai turi keletą idėjų, kodėl NGC 1277 nėra tamsiosios medžiagos.

„Viena iš jų yra ta, kad dėl gravitacinės sąveikos su aplinkine terpe galaktikų telkinyje, kuriame yra ši galaktika, tamsioji medžiaga buvo pašalinta, – sako mokslininkų komandos narė ir kita La Lagūnos universiteto tyrėja Anna Ferré-Mateu. – Kitas variantas – tamsioji medžiaga buvo išstumta iš sistemos, kai galaktika formavosi susijungus progalaktiniems fragmentams, dėl kurių ir atsirado reliktinė galaktika“.

Komanda nėra visiškai patenkinta nė vienu iš šių paaiškinimų, todėl pasitelkusi Williamo Herchelio teleskopą (WHT) Roque de los Muchachos observatorijoje Kanarų La Palmos saloje, toliau tirs NGC 1277.

Jei būsimi tyrimai patvirtins, kad šioje reliktinėje galaktikoje nėra paslaptingiausios Visatos materijos formos, mokslininkai mano, kad tai nepaneigs tamsiosios materijos egzistavimo. Priešingai, tyrėjai mano, kad tai būtų prieštaravimas alternatyviems tamsiosios materijos modeliams, vadinamiems modifikuotos gravitacijos teorijomis.

„Nors tamsioji medžiaga konkrečioje galaktikoje gali būti išnykusi, modifikuotas gravitacijos dėsnis turi būti universalus; jis negali turėti išimčių, – aiškina I.Trujillo. – Taigi galaktika be tamsiosios medžiagos yra tokio tipo teorijos paneigimas“.

Tačiau S.Comerónas pripažįsta, kad galutinių atsakymų dar teks palaukti: „Klausimas, kaip gali susiformuoti masyvi galaktika be tamsiosios medžiagos, išlieka galvosūkiu“.

Komandos tyrimas paskelbtas žurnale „Astronomy and Astrophysics“.

Parengta pagal „Live Science“.