Μια ομάδα επιστημόνων, με επικεφαλής τον Sebastién Comerón, ερευνητή στο “Instituto de Astrofísica de Canarias” (IAC) και το “University of La Laguna” (ULL), ανακάλυψε ότι ο γαλαξίας NGC 1277 δεν περιέχει σκοτεινή ύλη. Είναι η πρώτη φορά που ένας μεγάλης μάζας γαλαξίας (είναι πολλαπλάσια από αυτή του Γαλαξία) δεν εμφανίζει στοιχεία ύπαρξης αυτού του αόρατου συστατικού του σύμπαντος. «Το αποτέλεσμα αυτό δεν ταιριάζει με τα έως τώρα αποδεκτά κοσμολογικά μοντέλα, τα οποία περιλαμβάνουν την σκοτεινή ύλη», εξηγεί ο Comerón.
Στο τρέχον καθιερωμένο πρότυπο της κοσμολογίας, οι μεγάλης μάζας γαλαξίες περιέχουν σημαντικές ποσότητες σκοτεινής ύλης, έναν τύπο ύλης που δεν αλληλεπιδρά όπως η κανονική ύλη. Η μόνη ένδειξη για την ύπαρξή της είναι η ισχυρή βαρυτική έλξη που ασκεί στα αστέρια και το αέριο που βρίσκονται κοντά, και αυτή η αλληλεπίδραση είναι παρατηρήσιμη.
Ο NGC 1277 θεωρείται “γαλαξίας λείψανο”, κάτι που σημαίνει ότι ουδέποτε αλληλεπίδρασε με τους γείτονές του. Οι γαλαξίες αυτού του τύπου είναι πολύ σπάνιοι και θεωρούνται ως τα απομεινάρια γιγάντιων γαλαξιών που σχηματίστηκαν νωρίς στο πρώιμο σύμπαν.
«Η σημασία των γαλαξιών-λείψανων για την κατανόηση του πώς σχηματίστηκαν οι πρώτοι γαλαξίες, είναι ο λόγος που αποφασίσαμε να παρατηρήσουμε τον NGC 1277 με έναν Φασματογράφο Πολλαπλής Χωρικής Κατανομής (Integral-field Spectrograph)», εξηγεί ο Comerón. «Από τα φάσματα δημιουργήσαμε χάρτες ταχυτήτων, που μας επέτρεψαν να υπολογίσουμε την κατανομή της μάζας εντός του γαλαξία μέχρι τα 20.000 έτη φωτός, περίπου, από το κέντρο του.»
Η ομάδα ανακάλυψε ότι η κατανομή μάζας στον NGC 1277 δεν αφορά κάτι περισσότερο από την κατανομή των ίδιων των αστεριών του, και από αυτό συμπέραναν ότι εντός της παρατηρούμενης ακτίνας δεν μπορεί να βρίσκεται περισσότερο από 5% σκοτεινής ύλης· αν και οι παρατηρήσεις δείχνουν πλήρη απουσία του συστατικού αυτού.
Για έναν γαλαξία με την μάζα του NGC 1277, ωστόσο, τα τρέχοντα κοσμολογικά μοντέλα προβλέπουν ύπαρξη τουλάχιστον 10% σκοτεινής ύλης, με μέγιστη τιμή το 70%. «Αυτή η ασυμφωνία μεταξύ του τι θα περιμέναμε να δούμε, και των παρατηρήσεων, αποτελεί έναν γρίφο· ίσως ακόμη και πρόκληση για το Καθιερωμένο Πρότυπο της Κοσμολογίας», σημειώνει ο Ignacio Trujillo, ερευνητής στο IAC και το ULL, ο οποίος συμμετείχε στη μελέτη.
Η μελέτη προτείνει δύο πιθανές εξηγήσεις για αυτή την έλλειψη σκοτεινής ύλης στον γαλαξία NGC 1277. «Η μία είναι ότι η βαρυτική αλληλεπίδραση με το υλικό που τον περιβάλλει, μεσα στο σμήνος γαλαξιών στο οποίο βρίσκεται αυτός ο γαλαξίας, έχει αφαιρέσει την σκοτεινή ύλη», εξηγεί η Anna Ferré-Mateu, ερευνήτρια στο IAC και στο ULL και συν-συγγραφέας της μελέτης. «Η άλλη ερμηνεία είναι ότι η σκοτεινή ύλη απομακρύνθηκε από το σύστημα κατά τον σχηματισμό του γαλαξία-λείψανο, από τη συγχώνευση πρωτογαλαξιακών θραυσμάτων».
Για τους συγγραφείς της μελέτης καμία από αυτές τις εξηγήσεις δεν είναι απολύτως ικανοποιητική, «έτσι, ο γρίφος για το πώς μπορεί να σχηματιστεί ένας μεγάλης μάζας γαλαξίας χωρίς σκοτεινή ύλη, παραμένει γρίφος», σχολιάζει ο Comerón. Για την περαιτέρω έρευνα του μυστηρίου, η ομάδα σχεδιάζει να κάνει νέες παρατηρήσεις με το όργανο WEAVE στο τηλεσκόπιο “William Herschel Telescope” (WHT) στην La Palma των Καναρίων Νήσων.
Εάν επιβεβαιωθεί αυτό το αποτέλεσμα -ότι ο NGC 1277 δεν περιέχει σκοτεινή ύλη- θα εγείρει έντονες αμφιβολίες για τα εναλλακτικά -της σκοτεινής ύλης- μοντέλα, δηλαδή τις θεωρίες στις οποίες η βαρύτητα τροποποιείται, και το μεγαλύτερο μέρος της βαρυτικής έλξης στους γαλαξίες οφείλεται σε μία ελαφρά μεταβολή του νόμου της βαρύτητας σε μεγάλες κλίμακες. «Παρότι η σκοτεινή ύλη σε έναν συγκεκριμένο γαλαξία μπορεί πράγματι να χαθεί, ένας τροποποιημένος νόμος βαρύτητας οφείλει να είναι παγκόσμιος. Δεν μπορεί να έχει εξαιρέσεις, άρα ένας γαλαξίας χωρίς σκοτεινή ύλη αποτελεί διάψευση αυτού του τύπου εναλλακτικών -της σκοτεινής ύλης- θεωριών», τονίζει ο Trujillo.
Παραπομπές: Sébastien Comerón et al, The massive relic galaxy NGC 1277 is dark matter deficient, Astronomy & Astrophysics (2023). DOI: 10.1051/0004-6361/202346291
Πηγή: Instituto de Astrofísica de Canarias https://www.iac.es/
