Міжнародні дослідження під керівництвом Інституту астрофізики Канарських островів (IAC) і Університету Ла-Лагуна (ULL) знайшли перші докази існування масивної галактики без темної матерії. Результатом є виклик поточній стандартній моделі космології. Дослідження опубліковано в спеціалізованому журналі Astronomy and Astrophysics.
Команда вчених на чолі з дослідником IAC та ULL Себастьєном Комероном виявила, що галактика NGC 1277 не містить темної матерії. Це перший випадок, коли масивна галактика (її маса в кілька разів перевищує масу Чумацького Шляху) не демонструє доказів цього невидимого компонента Всесвіту. «Цей результат не узгоджується з нині прийнятими космологічними моделями, які включають темну матерію», — пояснює Комерон.
У сучасній стандартній моделі космології масивні галактики містять значну кількість темної матерії, типу матерії, яка не взаємодіє так само, як звичайна матерія; єдиним доказом його існування є сильне гравітаційне тяжіння, яке воно чинить на зірки та газ поблизу, і цю взаємодію можна спостерігати.
NGC 1277 вважається прототипом «реліктової галактики», що означає галактику, яка не взаємодіяла зі своїми сусідами. Галактики цього типу дуже рідкісні, і вони вважаються залишками гігантських галактик, які утворилися на початку Всесвіту.
«Важливість реліктових галактик у тому, щоб допомогти нам зрозуміти, як утворилися перші галактики, стала причиною, чому ми вирішили спостерігати NGC 1277 за допомогою інтегрального польового спектрографа», — пояснює Комерон.
Команда створила кінематичні карти зі спектрів, які дозволили їм визначити розподіл маси в межах галактики радіусом приблизно 20 000 світлових років. Було визначено, що розподіл маси в NGC 1277 відповідає виключно розподілу зірок. З цього вони зробили висновок, що в радіусі спостереження не може бути більше 5% темної матерії, хоча спостереження свідчать про повну відсутність цього компонента.
Розбіжність з космологічними моделями
Однак сучасні космологічні моделі передбачають, що галактика з масою, як у NGC 1277, повинна мати принаймні 10 % своєї маси у формі темної матерії, максимум 70 % у цій формі. «Ця розбіжність між спостереженнями та тим, що ми очікували, є загадкою, і, можливо, навіть викликом для стандартної моделі», — зазначає Ігнасіо Трухільо, дослідник IAC та ULL, який брав участь у дослідженні.
Дослідження пропонує два можливі пояснення відсутності темної матерії в NGC 1277. «Одне полягає в тому, що гравітаційна взаємодія з навколишнім середовищем у скупченні галактик, у якому розташована ця галактика, позбавила темної матерії», — коментує Анна Ферре-Матеу, дослідник IAC та ULL, який також брав участь у дослідженні. «Інша полягає в тому, що темна матерія була витіснена з системи, коли галактика утворилася в результаті злиття протогалактичних фрагментів, що дало початок реліктовій галактиці».
Жодне з цих пояснень повністю не задовольняє авторів дослідження, «тому загадка про те, як може утворитися масивна галактика без темної матерії, залишається загадкою», наполягає Комерон. Щоб продовжити дослідження таємниці, команда планує провести нові спостереження за допомогою інструменту WEAVE на телескопі Вільяма Гершеля (WHT) в обсерваторії Роке-де-лос-Мучачос на Канарському острові Ла-Пальма.
Якщо цей результат, що NGC 1277 не має темної матерії, буде підтверджено, це поставило б під сильний сумнів альтернативні моделі для темної матерії, а саме теорії, в яких гравітація модифікована і основна частина гравітаційного тяжіння всередині галактик зумовлена незначною зміною в законі гравітації у великих масштабах. «Хоча темна матерія в певній галактиці може бути втрачена, модифікований закон гравітації має бути універсальним, він не може мати винятків, тому галактика без темної матерії є спростуванням цього типу альтернативи темній матерії», — зазначає Трухільо.
