Международные исследования под руководством Института астрофизики Канарских островов (IAC) и Университета Ла-Лагуна (ULL) нашли первые доказательства существования массивной галактики без темной материи. Результатом является вызов текущей стандартной модели космологии. Исследование опубликовано в специализированном журнале Astronomy and Astrophysics.
Команда ученых во главе с исследователем IAC и ULL Себастьеном Комероном обнаружила, что галактика NGC 1277 не содержит темной материи. Это первый случай, когда массивная галактика (ее масса в несколько раз превышает массу Млечного Пути) не демонстрирует доказательств этого невидимого компонента Вселенной. «Этот результат не согласуется с ныне принятыми космологическими моделями, включающими темную материю», — объясняет Комерон.
В современной стандартной модели космологии массивные галактики содержат значительное количество темной материи, типа материи, не взаимодействующей так же, как обычная материя; единственным доказательством его существования является сильное гравитационное тяготение, которое оно оказывает на звезды и газ поблизости, и это взаимодействие можно наблюдать.
NGC 1277 года считается прототипом «реликтовой галактики», что означает галактику, которая не взаимодействовала со своими соседями. Галактики этого типа очень редки, и они считаются остатками гигантских галактик, образовавшихся в начале Вселенной.
«Важность реликтовых галактик в том, чтобы помочь нам понять, как образовались первые галактики, стала причиной, почему мы решили наблюдать NGC 1277 с помощью интегрального полевого спектрографа», — объясняет Комерон.
Команда создала кинематические карты по спектрам, которые позволили им определить распределение массы в пределах галактики радиусом примерно 20 000 световых лет. Было определено, что распределение массы в NGC 1277 соответствует исключительно распределению звезд. Из этого они заключили, что в радиусе наблюдения не может быть более 5% темной материи, хотя наблюдения свидетельствуют о полном отсутствии этого компонента.
Разногласие с космологическими моделями
Однако современные космологические модели предполагают, что галактика с массой, как у NGC 1277, должна иметь не менее 10% своей массы в форме темной материи, максимум 70% в этой форме. «Это расхождение между наблюдениями и тем, что мы ожидали, является загадкой, и, возможно, даже вызовом для стандартной модели», — отмечает Игнасио Трухильо, исследователь IAC и ULL, участвовавший в исследовании.
Исследование предлагает два возможных объяснения отсутствия темной материи в NGC 1277. «Одно состоит в том, что гравитационное взаимодействие с окружающей средой в скоплении галактик, в которой расположена эта галактика, лишило темной материи», — комментирует исследователь Анна Ферре-Матеу. IAC и ULL, также участвовавший в исследовании. «Другое состоит в том, что темная материя была вытеснена из системы, когда галактика образовалась в результате слияния протогалактических фрагментов, что дало начало реликтовой галактике».
Ни одно из этих объяснений полностью не удовлетворяет авторов исследования, «поэтому загадка о том, как может образоваться массивная галактика без темной материи, остается загадкой», настаивает Комерон. Чтобы продолжить исследование тайны, команда планирует провести новые наблюдения с помощью инструмента WEAVE на телескопе Уильяма Гершеля (WHT) в обсерватории Роке-де-лос-Мучачос на Канарском острове Ла-Пальма.
Если этот результат, не имеющий темной материи NGC 1277, будет подтвержден, это поставило бы под сильное сомнение альтернативные модели для темной материи, а именно теории, в которых гравитация модифицирована и основная часть гравитационного тяготения внутри галактик обусловлена незначительным изменением в законе гравитации в больших масштабах. «Хотя темная материя в определенной галактике может быть потеряна, модифицированный закон гравитации должен быть универсальным, он не может иметь исключений, поэтому галактика без темной материи является опровержением этого типа альтернативы темной материи», — отмечает Трухильо.
