Brak aureoli ciemnej materii

Galaktyki karłowate to małe, słabe galaktyki, które zwykle można znaleźć w gromadach galaktyk lub w pobliżu dużych galaktyk. Z tego powodu mogą być dotknięte oddziaływaniem grawitacyjnym ich większych towarzyszy. „Prezentujemy innowacyjny sposób testowania Modelu Standardowego na podstawie tego, jak bardzo galaktyki karłowate są zaburzone przez grawitację i pływy z większych sąsiednich galaktyk” – powiedziała Elena Asensio, doktorantka na Uniwersytecie w Bonn i główna autorka artykułu. Pływy powstają, gdy grawitacja jednego obiektu w różny sposób przyciąga różne części innego obiektu. Są one podobne do pływów ziemskich, które powstają, ponieważ Księżyc silniej przyciąga stronę Ziemi zwróconą w stronę Księżyca.

Gromada Fornax zawiera dużą liczbę galaktyk karłowatych. Ostatnie obserwacje pokazują, że niektóre z tych karłów wydają się być zdeformowane, jakby zakłócone przez środowisko gromady. „Takie zaburzenia u karłów Fornax są nieoczekiwane według standardowego modelu” – powiedział Pavel Krupa, profesor na Uniwersytecie w Bonn i Uniwersytecie Karola w Pradze. Dzieje się tak dlatego, że zgodnie z Modelem Standardowym halo ciemnej materii tych karłów musi częściowo chronić je przed przypływami wzniecanymi przez masę”.

Autorzy przeanalizowali oczekiwany poziom turbulencji karłów, który zależy od ich cech wewnętrznych oraz odległości od silnego grawitacyjnie centrum gromady. Galaktyki o dużych, ale małomasywnych masach gwiezdnych oraz galaktyki w pobliżu centrum gromady są łatwe do zakłócenia lub zniszczenia. Porównali wyniki z poziomem postrzeganych turbulencji widocznych na zdjęciach wykonanych za pomocą teleskopu VLT Survey Telescope Europejskiego Obserwatorium Południowego.

„Porównanie wykazało, że jeśli ktoś chciałby wyjaśnić obserwacje w Modelu Standardowym”, powiedziała Elena Ascencio, „karły Fornax rzeczywiście muszą zostać zniszczone przez grawitację ze środka masy, nawet jeśli pływy, które wznoszą na karła są sześćdziesiąt cztery razy. słabsza niż samograwitacja karła”. Jest to nie tylko oczywiste, ale także sprzeczne z wcześniejszymi badaniami, które wykazały, że siła zewnętrzna potrzebna do zakłócenia galaktyki karłowatej jest z grubsza taka sama jak samograwitacja karła.

Sprzeczność z modelem standardowym

Na tej podstawie autorzy wnioskują, że w Modelu Standardowym obserwowanej morfologii karłów Fornax nie można wyjaśnić w sposób spójny. Powtórzyli analizę przy użyciu dynamiki Milgromiana (MOND). Zamiast zakładać halo ciemnej materii otaczające galaktyki, teoria MOND proponuje poprawkę na dynamikę Newtona, w której grawitacja doświadcza wzmocnienia w reżimie niskiego przyspieszenia.

„Nie byliśmy pewni, czy galaktyki karłowate będą w stanie przetrwać w surowym środowisku galaktycznego tłumu w MOND, ze względu na brak ochronnych halo ciemnej materii w tym modelu – przyznał dr Indranel Panik z University of St Andrews –” ale nasze wyniki pokazują niezwykłą zgodność między obserwacjami a prognozami MOND dotyczącymi poziomu zaburzeń karłowatych Fornax.

Aku Venhola z Uniwersytetu w Oulu (Finlandia) i Stephen Miski z Europejskiego Obserwatorium Południowego, którzy są współautorami badania, powiedzieli.

To nie pierwszy raz, kiedy badanie badające wpływ ciemnej materii na dynamikę i ewolucję galaktyk wykazało, że obserwacje najlepiej wyjaśnić, gdy nie są otoczone ciemną materią. powiedział Pavel Krupa, członek „Modelowania” Interdyscyplinarnych Obszarów Badawczych i „Materiału” na Uniwersytecie w Bonn.

Dr Hongsheng Zhao z University of St Andrews dodał: „Nasze wyniki mają poważne implikacje dla podstawowej fizyki. Spodziewamy się, że w innych grupach znajdziemy więcej niespokojnych karłów, co jest przewidywaniem, które inne zespoły powinny zweryfikować”.

Instytucje uczestniczące i finansujące:

Oprócz Uniwersytetu w Bonn badaniami objęto Uniwersytet St Andrews (Szkocja), Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO), Uniwersytet w Oulu (Finlandia) oraz Uniwersytet Karola w Pradze (Czechy). Badanie zostało wsparte przez Uniwersytet w Bonn, brytyjską Radę ds. Obiektów Naukowych i Technologicznych oraz Niemiecką Służbę Wymiany Akademickiej.

Poczta: Elena Asencio, Indranil Banik, Steffen Mieske, Aku Venhola, Pavel Kroupa, Hongsheng Zhao: Rozmieszczenie i morfologia galaktyk karłowatych Gromady Pieca sugerują, że brakuje im ciemnej materii. Comiesięczne zawiadomienia Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego; https://doi.org/10.1093/mnras/stac1765 / https://arxiv.org/abs/2208.02265