Zagadka Dragonfly 44, prawie niewidocznej galaktyki

W 2016 roku astronomowie doprowadziło Peter van Dokkum Opublikowane przez Uniwersytet Yale papier bombowy Twierdzi, że odkrył galaktykę tak ciemną, ale tak rozległą i ciężką, że powinna być prawie całkowicie niewidoczna. Oszacowali, że galaktyka, nazwana Dragonfly 44, składa się w 99,99% z ciemnej materii.

Wywiązała się gorąca debata na temat wciąż nierozwiązanych cech Dragonfly 44. W międzyczasie pojawiło się ponad 1000 dużych, ale słabych galaktyk.

Ważki 44 i inne podobne do nich są znane jako ultra-rozproszone galaktyki (UDG). Chociaż mogą być tak duże, jak największe normalne galaktyki, UDG są wyjątkowo słabe – tak słabe, że podczas teleskopowych przeglądów nieba „odfiltrowanie szumu bez przypadkowego odfiltrowania tych galaktyk to zadanie” – powiedział Paul Bennett, astronom w Science Institute Kosmiczny Teleskop w Baltimore, Maryland. Wydaje się, że jasny gaz złożony z gwiazd, tak obfitych w inne galaktyki, zniknął w UDG, pozostawiając jedynie szkielet starych gwiazd.

Ich obecność wywołała poruszenie w teorii ewolucji galaktycznej, której nie udało się przewidzieć. „Nie pojawili się w symulacjach” – powiedział Van Dokkum. „Musisz zrobić coś wyjątkowego, aby galaktyka była tak duża i słaba”.

Pojawiły się nowe teorie wyjaśniające, jak powstała Dragonfly 44 i inne UDG. Te gigantyczne smugi światła mogą dostarczyć nowych dowodów na ukrytą rękę ciemnej materii.

Dużo ciemnej materii

Ponieważ grawitacja utrzymuje skupiska gazu i gwiazd razem, ich połączone energie i pęd powodują, że fale i rotacje mieszają się. W końcu pojawia się galaktyka.

Jest tylko jeden problem. Gdy galaktyki obracają się, muszą się rozpadać. Wydaje się, że nie mają wystarczającej masy – a tym samym grawitacji – aby trzymać się razem. Koncepcja ciemnej materii została wymyślona, ​​aby zapewnić brakującą grawitację. Na tym zdjęciu galaktyka znajduje się wewnątrz większej skupiska nieświecących cząstek. To „halo” ciemnej materii utrzymuje obracającą się galaktykę razem.

Jednym ze sposobów oszacowania prędkości obrotowej galaktyki, a tym samym zawartości w niej ciemnej materii, jest zliczanie kulistych gromad gwiazd. „Nie wiemy, dlaczego z teoretycznego punktu widzenia”, powiedział Bennett, ale liczba tych „globalnych klastrów” jest ściśle związana z tymi właściwościami, które są trudne do zmierzenia. W artykule z 2016 roku van Dokkum naliczył 94 gromad kulistych w Dragonfly 44 – liczba, która wskazuje na obecność niezwykle dużego halo ciemnej materii, chociaż w galaktyce jest mało widocznej materii.

Nikt wcześniej nie widział czegoś takiego. Van Dokkum i współautorzy zasugerowali, że Dragonfly 44 może być „nieudaną Drogą Mleczną”: galaktyką z halo ciemnej materii wielkości Drogi Mlecznej, która wcześnie przeszła tajemnicze wydarzenie, które pozbawiło ją gazu składającego się z gwiazdy, pozostawiając go z niczym. Tylko stare gwiazdy i gigantyczna aureola.

albo nic ciemnego

Obiektem zainteresował się inny obóz astronomów, którzy twierdzą, że ciemna materia w ogóle nie istnieje. Badacze ci wyjaśniają brak grawitacji galaktyk, modyfikując zamiast tego prawo grawitacji Newtona, podejście zwane zmodyfikowaną dynamiką Newtona lub MOND.

Według MOND zmodyfikowana siła grawitacji każdej galaktyki jest obliczana na podstawie stosunku masy do światła jej gwiazd – ich całkowitej masy podzielonej przez ich jasność. Teoretycy MOND nie spekulują, dlaczego siła zależy od tego stosunku, ale ich niestandardowy wzór pasuje do obserwowanych prędkości dla większości galaktyk, bez konieczności odwoływania się do ciemnej materii.

Kiedy rozeszła się wiadomość o Dragonfly 44, MOND zawołał Stacy McGough, astronom z Case Western Reserve University, obliczył na podstawie stosunku masy do światła, że ​​powinien obracać się wolniej niż wskazywały wstępne szacunki van Dokkuma. Obliczenia MOND wydają się nie pasować do danych.