Леката галактика в основата на тъмен спор

Тъмната материя се счита за лепилото, което държи галактиките заедно – но преди няколко години екип от астрономи твърди, че е открил галактика, в която няма. По-късно други учени твърдят, че това е грешка в изчислението, но сега първоначалният екип използва Хъбъл, за да направи по-силни наблюдения и да потвърди своите констатации.

Това ново проучване е най-новият епизод от дългогодишна сага, който наистина илюстрира действащия научен метод. През 2018 г. екип от астрономи от Йейл обявиха откриването на DF2, галактика-джудже, която изглежда нямаше или поне много малко тъмна материя. Това повдигна нови въпроси за това как галактиката можеше изобщо да се формира, без това изключително важно лепило да я държи заедно.

На следващата година независим екип провери работата на екипа на Йейл и проведе собствен анализ, като заключи, че DF2 има нормално количество тъмна материя. И сега, първоначалният екип е проучил галактиката по-подробно и казва, че за първи път са били прави – DF2 е с дефицит на тъмна материя. И така, какво всъщност се случва тук?

Несъответствието се свежда до разстояние. Всички измервания на съдържанието на тъмна материя в галактиката зависят от това колко далеч е галактиката от Земята и това е основната разлика, за която двата екипа спорят.

Първоначалното проучване казва, че DF2 е на около 64 милиона светлинни години, въз основа на колебания на повърхностната яркост, който измерва дисперсията в разпределението на светлината на звездите. От това те успяха да направят извод за масата на галактиката и откриха, че видимите звезди представляват почти цялата. Не остана „място” за тъмната материя.

Но във второто проучване астрономите от Института за астрофизика на Канария (IAC) в Испания преразгледаха това разстояние до само 42 милиона светлинни години. Те използваха пет различни метода, за да стигнат до тази цифра, установявайки, че галактиката вероятно е много по-близо, но съдържа по-малко звезди. Когато галактиката беше преразгледана с оглед на това, беше установено, че нейните звезди представляват само една четвърт от нейната маса, което показва нормално съотношение между материя и тъмна материя.

И сега, оригиналният екип на Йейл се върна към чертожната дъска, събирайки повече данни, за да се опита да измери по-точно разстоянието и съдържанието на тъмна материя на DF2. Астрономите са използвали данни от Хъбъл на стойност 40 орбити, за да направят изображения на галактиката с по-дълги експозиции, за да осигурят по-дълбок изглед.

За новото проучване екипът изследва червени гигантски звезди в покрайнините на галактиката DF2

НАСА, ESA, STScI, Зили Шен (Йейл), Питер ван Докум (Йейл), Шани Даниели (IAS) ОБРАБОТКА НА ИЗОБРАЖЕНИЕ: Alyssa Pagan (STScI)

По-конкретно, екипът се фокусира върху червените гигантски звезди в покрайнините на DF2. Тези застаряващи звезди имат присъща яркост, която позволява на астрономите да определят колко далеч са, като измерват видимата им яркост. Тази техника се нарича връх на червено-гигантския клон (TRGB) и се счита за един от най-точните методи.

Изследователите от Йейл казват, че TRGB техниката не само потвърждава първоначалната им констатация, че DF2 има много малко тъмна материя, но ревизираното разстояние я поставя на около 72 милиона светлинни години – дори по-далеч от предишната им оценка.

По техните изчисления DF2 е с почти същия размер като Млечния път, но е далеч по-дифузен, съдържа само 0,5% от звездите и най-много само 0,25% от тъмната материя.

Има обаче още една необичайна бръчка в историята. Методът TRGB е един от използваните от екипа на IAC, за да стигнат до заключението си, че галактиката е много по-близо. Предстои да видим как двата отбора са постигнали диво различни резултати и потенциално оставя вратата отворена за допълнителни контрааргументи.

Ако DF2 се окаже светлина върху тъмната материя, това ще има някои основни последици за космологията. От една страна, това може да бъде изключението, което доказва правилото – ако тъмната материя е била просто математическо недоразумение, както се предполага, тогава същата грешка трябва да се прилага равномерно за всяка наблюдавана галактика. Намирането на такова, което случайно има малко тъмна материя, добавя доказателства за това е физическо вещество, което може да присъства в различни количества.

Това обаче повдига други въпроси. Счита се, че гравитационното привличане на тъмната материя е ключово при формирането на галактики, така че как се е образувал DF2 без него? Едно скорошно проучване предлага обяснение: DF2 и DF4 – съседна галактика-джудже, която също е доста светла – може да са отнели тъмната материя поради приливни сили от много по-голяма галактика наблизо.

Изследователите казват, че бъдещите проучвания трябва да се фокусират върху намирането на други галактики, на които липсва тъмно сърце, което би могло да помогне за отключването на загадките.

Изследването е публикувано в Astrophysical Journal Letters. Екипът описва работата във видеото по-долу.

Мистерията на липсващата тъмна материя на Galaxy се задълбочава

Източници: НАСА, Йейл

.

Публикациите се превеждат автоматично с google translate