Masivní galaxie vzdorující teoriím temné hmoty

Mezinárodní výzkum vedený Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) a University of La Laguna (ULL) našel první důkaz existence masivní galaxie bez temné hmoty. Výsledek je výzvou pro současný standardní model kosmologie. Studie je publikována ve specializovaném časopise Astronomy and Astrophysics. Popis k obrázku: Srovnání mezi konvenční galaxií (ESO 325-G004) obalenou v halo temné hmoty, která zabírá těžší misku na váze, a galaxií NGC 1277 (vlevo), ve které studie rozložení látky odhaluje nepřítomnost temné hmoty.

Tým vědců, vedený výzkumníkem z IAC a University of La Laguna (ULL) Sebastiénem Comerónem, zjistil, že galaxie NGC 1277 neobsahuje temnou hmotu. Toto je poprvé, kdy masivní galaxie (má hmotnost několikanásobně větší než Mléčná dráha) nevykazuje důkazy o této neviditelné složce vesmíru. „Tento výsledek nezapadá do aktuálně přijímaných kosmologických modelů, které zahrnují temnou hmotu,“ vysvětluje Sebastién Comerón.

Současné kosmologické modely
V současném standardním modelu kosmologie obsahují masivní galaxie podstatná množství temné hmoty, což je druh látky, která neinteraguje stejným způsobem jako normální hmota; jediným důkazem její existence je silná gravitační síla, kterou působí na hvězdy a plyn v okolí, a tato interakce je pozorovatelná.
NGC 1277 a reliktní galaxie

NGC 1277 je považována za prototyp „reliktní galaxie“, což znamená galaxii, která neměla žádné interakce se svými sousedy. Galaxie tohoto typu jsou velice vzácné a jsou považovány za pozůstatky obřích galaxií, které vznikly v raných dobách vesmíru.

„Důležitost reliktních galaxií, které nám pomáhají pochopit, jak vznikly první galaxie, byla důvodem, proč jsme se rozhodli pozorovat NGC 1277 pomocí integrálního spektrografu pole,“ vysvětluje Comerón.
Pochopení hromadné distribuce

Tým ze spekter vygeneroval kinematické mapy, které mu umožnily zjistit rozložení hmoty v galaxii až do poloměru zhruba 20 000 světelných let. Bylo zjištěno, že rozložení hmoty v NGC 1277 odpovídá výhradně rozložení hvězd. Z toho usoudili, že v pozorovaném poloměru nemůže být více než 5 % temné hmoty, i když pozorování jsou v souladu s úplnou nepřítomností této složky.

Nesoulad s kosmologickými modely
Současné kosmologické modely však předpovídají, že galaxie o hmotnosti, jakou má NGC 1277, by měla mít alespoň 10 % své hmotnosti ve formě temné hmoty, maximálně 70 % v této formě. „Tento rozpor mezi pozorováními a tím, co bychom očekávali, je hádankou a možná i výzvou pro standardní model,“ poznamenává Ignacio Trujillo, výzkumník z IAC a ULL, který se zúčastnil studie.

Vysvětlení absence temné hmoty
Studie navrhuje dvě možná vysvětlení nedostatku temné hmoty v NGC 1277. „Jedním z nich je, že gravitační interakce s okolním prostředím v kupě galaxií, ve které se tato galaxie nachází, odstranila temnou hmotu,“ komentuje Anna Ferré-Mateu, pracovnice IAC a ULL, která se také podílela na studii. „Druhou možností je, že temná hmota byla vytlačena ze systému, když galaxie vznikla sloučením protogalaktických fragmentů, což dalo vzniknout reliktní galaxii.“

Zbývající otázky
Žádné z těchto vysvětlení plně neuspokojuje autory studie, „takže hádanka o tom, jak může vzniknout masivní galaxie bez temné hmoty, zůstává hádankou,“ trvá na svém Comerón. Aby tým mohl pokračovat ve výzkumu záhady, plánuje provést nová pozorování pomocí přístroje WEAVE na dalekohledu Williama Herschela (WHT) na observatoři Roque de los Muchachos na Kanárském ostrově La Palma.
Důsledky pro teorie temné hmoty

Pokud se potvrdí výsledek, že NGC 1277 nemá temnou hmotu, vyvolalo by to silné pochybnosti o alternativních modelech temné hmoty, konkrétně teoriích, ve kterých je gravitace modifikována a hlavní část gravitační přitažlivosti v galaxiích je způsobena nepatrnou změnou gravitačního zákona na velkých měřítkách. „Přestože temná hmota v konkrétní galaxii může být ztracena, upravený gravitační zákon musí být univerzální, nemůže mít výjimky, takže galaxie bez temné hmoty je vyvrácením tohoto typu alternativy k temné hmotě,“ poznamenává Trujillo.

Zdroj: https://scitechdaily.com/cosmic-mystery-a-massive-galaxy-defying-dark-matter-theories/

autor: František Martinek