Με ανακούφιση, οι ερευνητές βρίσκουν μια εξήγηση για τους φτωχούς σε σκοτεινή ύλη γαλαξίες

Μεγέθυνση / Το ελαφρώς εκτός εστίασης φωτεινό σημείο στο κέντρο της εικόνας είναι ο γαλαξίας DF2, τόσο διάχυτος που άλλοι γαλαξίες είναι καθαρά ορατοί πίσω του.

Τα πρώτα στοιχεία για την παρουσία της σκοτεινής ύλης ήταν οι γαλαξίες που συμπεριφέρονταν σαν να είχαν πολύ περισσότερη ύλη από ό,τι θα μπορούσε να εξηγηθεί από τη μάζα των αστεριών τους. Από τότε, βρήκαμε πολλές άλλες ενδείξεις ότι το Σύμπαν κολυμπά με ύλη που μπορούμε να συμπεράνουμε μόνο από τη βαρυτική του επίδραση. Και οι αρχικές αποδείξεις ότι οι δομές της σκοτεινής ύλης στους γαλαξίες συνεχίζουν να υπάρχουν.

Μέχρι εκείνη την αμήχανη στιγμή το 2018 που φαινόταν να ανακαλύψαμε την ύπαρξη του ένας γαλαξίας χωρίς σχεδόν σκοτεινή ύλη. Ενώ υπήρχε σκεπτικισμός σχετικά με αυτήν την αρχική ανακάλυψη, οι ερευνητές εντόπισαν τελικά έναν πολύ παρόμοιο δεύτερο γαλαξία. Κάτι που ήταν πρόβλημα, δεδομένου ότι δεν είχαμε ιδέα πώς θα μπορούσαν να σχηματιστούν γαλαξίες σαν αυτόν.

Τώρα, οι ερευνητές ανακοίνωσαν ότι καθώς έτρεχαν ένα μοντέλο σχηματισμού γαλαξιών, εμφανίστηκαν φυσικά αρκετοί γαλαξίες φτωχοί σε σκοτεινή ύλη. Και, ανιχνεύοντας το μοτίβο για να δουν πώς δημιουργήθηκαν αυτοί οι γαλαξίες, οι ερευνητές είναι σε θέση να προσφέρουν μια εξήγηση για αυτά τα παζλ.

Ενώστε τη σκοτεινή πλευρά

Η σκοτεινή ύλη και οι γαλαξίες είναι δύσκολο να διαχωριστούν. Τα μοντέλα του πρώιμου Σύμπαντος υποδηλώνουν ότι η σκοτεινή ύλη συνενώθηκε σε νήματα (τα οποία εντοπίσαμε) που συναντήθηκαν σε κόμβους που περιείχαν υψηλότερες πυκνότητες του υλικού. Αυτοί οι κόμβοι, με τη σειρά τους, προσέλκυσαν ορατή ύλη, με αποτέλεσμα να σχηματιστούν σμήνη γαλαξιών γύρω τους. Αυτοί οι γαλαξίες θα ενσωματώνουν στη συνέχεια ένα μεγάλο μέρος της σκοτεινής ύλης, η οποία έχει διαμορφώσει την ανάπτυξή τους με συγχωνεύσεις και δομή μέχρι σήμερα. Είναι επομένως δύσκολο να κατανοήσουμε πώς ένας γαλαξίας θα μπορούσε να καταλήξει με πολύ λίγη σκοτεινή ύλη.

READ  Ο πίνακας σύγκρισης μεγέθους μαύρης τρύπας δίνει μια νέα άποψη για το σύμπαν

Ως αποτέλεσμα, όταν ανακοινώθηκε για πρώτη φορά η ανακάλυψη ενός φαινομενικά φτωχού σε σκοτεινή ύλη γαλαξία, ο σκεπτικισμός ήταν μεγάλος. Μεγάλο μέρος αυτού του σκεπτικισμού επικεντρώθηκε στην απόσταση μεταξύ μας και του γαλαξία, η οποία ήταν το κλειδί για την εκτίμηση της μάζας του και επομένως του περιεχομένου του στη σκοτεινή ύλη. Αλλά η ίδια ομάδα έχει εντοπίσει έναν δεύτερο γαλαξία που φαίνεται να μοιράζεται πολλές από τις ίδιες ιδιότητες με τον πρώτο ταραχοποιό.

Ο άλλος λόγος για σκεπτικισμό ήταν ότι δεν είχαμε ιδέα πώς θα μπορούσε να καταλήξει να σχηματιστεί αυτός ο τύπος γαλαξία. Έχουμε κάνει πολλά μοντέλα σχηματισμού γαλαξιών, συμπεριλαμβανομένων μοντέλων που ξεκίνησαν πριν σχηματιστούν τα νήματα της σκοτεινής ύλης. Εάν οι φτωχοί σε σκοτεινή ύλη γαλαξίες αποτελούσαν μέρος της κανονικής εξέλιξης του Σύμπαντος, μάλλον θα έπρεπε να είχαμε δει τα μοντέλα να παράγουν ένα. Αλλά δεν υπήρξε καμία αναφορά για εμφάνιση.

Έτσι, καταλήξαμε με μερικούς παράξενους γαλαξίες εμφανείς. Έχουμε ερωτήσεις σχετικά με τις πραγματικές ιδιότητές τους και καμία ένδειξη για το πώς μπορεί να είχαν καταλήξει να τους μοιάζουν. Αυτή δεν είναι μια ικανοποιητική κατάσταση.

Ενημερωμένο μοντέλο

Αλλά μια λύση μπορεί να έχει έρθει από διαφορετικούς ερευνητές που προσπαθούν να κάνουν κάτι εντελώς άλλο. Αυτό που έκαναν ήταν να μοντελοποιήσουν την εξέλιξη των γαλαξιών χρησιμοποιώντας ένα πακέτο λογισμικού αιχμής που ονομάζεται FIRE-2 (για “Σχόλια σε ρεαλιστικά περιβάλλοντα”). Αν και δεν λένε τι προσπαθούσαν να κοιτάξουν, λένε ότι δεν ήταν γαλαξίες φτωχοί σε σκοτεινή ύλη: «Σημειώνουμε ότι δεν περιμέναμε να συμβεί αυτό a priori (δηλαδή, η προσομοίωση μας δεν ήταν αρχικά σχεδιασμένο για αυτόν τον σκοπό).»

READ  Η κατανάλωση τροφών πλούσιων σε φλαβονοειδή θα μπορούσε να επιβραδύνει τη γνωστική παρακμή

Ανεξάρτητα από την πρόθεση, ωστόσο, μια σειρά του μοντέλου παρήγαγε επτά γαλαξίες που ήταν σχεδόν απαλλαγμένοι από σκοτεινή ύλη. Οι ερευνητές τους ονόμασαν από επτά φυλές Cherokee, που σήμαιναν πράγματα όπως Blue, Deer και Wolf, αλλά και πράγματα όπως Long Hair και Wild Potato. Οι δύο τελευταίοι έκαναν απροσδόκητες προτάσεις σε ένα άρθρο αστρονομίας, όπως “Για παράδειγμα, το Bird παρουσιάζει ουρές σε σχήμα S σε χαμηλό φωτισμό, ενώ τα μακριά μαλλιά φαίνονται ανενόχλητα”.

Είτε έτσι είτε αλλιώς, το εύχρηστο εδώ είναι ότι το μοντέλο κατέγραψε πληροφορίες για τις ενδιάμεσες καταστάσεις, που σημαίνει ότι θα μπορούσαμε να εκτελέσουμε την προσομοίωση πίσω στο χρόνο και να δούμε πώς αυτοί οι φανταστικοί γαλαξίες κατέληξαν χωρίς σκοτεινή ύλη. Αυτό που έχει γίνει σαφές, ωστόσο, είναι ότι αυτοί οι γαλαξίες δεν ξεκίνησαν έτσι. Και οι επτά, σε κάποιο σημείο της προσομοίωσης, έμοιαζαν με τυπικούς μικρούς γαλαξίες με κανονικά συμπληρώματα σκοτεινής ύλης.

Αντίθετα, κάθε μικρός γαλαξίας έχασε τη σκοτεινή του ύλη εξαιτίας αυτού που μπορείτε να σκεφτείτε ως αποτυχημένη συγχώνευση με έναν πολύ μεγαλύτερο γαλαξία. Από την οπτική γωνία της προσομοίωσης, η οποία βασίζεται σε μετρήσεις όπως η κατανομή μάζας μέσα σε έναν γαλαξία, οι ερευνητές τις ορίζουν ως «στενές συναντήσεις». Αλλά από την προοπτική του πώς θα έμοιαζε μια αποτυχημένη συγχώνευση αν τη φανταζόμασταν ενώ συνέβαινε, τα περισσότερα αστέρια στον μικρότερο γαλαξία θα ήταν μέσα στην περιοχή που καταλαμβάνονταν από τα αστέρια του μεγαλύτερου γαλαξία. Εν ολίγοις, ο μικρός γαλαξίας φαινόταν να έχει καταπιεί πριν αναδυθεί στην άλλη πλευρά.

Όμως ο μικρός γαλαξίας δεν εμφανίστηκε αμετάβλητος. Ενώ μέχρι τα μισά από τα αστέρια του αναδύθηκαν, σχεδόν όλο το αέριο και η σκοτεινή ύλη τελικά εγκαταστάθηκαν στον μεγαλύτερο γαλαξία.

READ  "Λίμνες" κάτω από τον νότιο πόλο του Άρη: μια λασπώδης εικόνα;

Εάν τα στατιστικά στοιχεία που εμφανίζονται σε αυτό το μοντέλο είναι γενικά εφαρμόσιμα, μπορεί να υπάρχουν πολλοί περισσότεροι από αυτούς τους γαλαξίες με έλλειψη σκοτεινής ύλης πέρα ​​από τους δύο που έχουμε βρει μέχρι τώρα. Η ερευνητική ομάδα εκτιμά ότι έως και το 30% των τεράστιων γαλαξιών στο Σύμπαν θα πρέπει να έχουν έναν σε τροχιά κοντά. Κάτι που μοιάζει σαν μια πρόσκληση για τους αστρονόμους παρατήρησης να απασχοληθούν και να βρουν περισσότερα.

Nature Astronomy, 2019. DOI: 10.1038/s41550-021-01598-4 (Σχετικά με τα DOI).

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται.