Большая часть материи во Вселенной скрыта от наших глаз и инструментов. Более того, существование загадочной темной материи и таинственной темной энергии на сегодняшний день не доказано. Вскоре после Большого взрыва, около 14 миллиардов лет назад, ранняя Вселенная расширялась с невероятной скоростью. Согласно Общей теории относительности Альберта Эйнштейна, с течением времени скорость расширения Вселенной должна была замедлиться, однако в реальности все ровно наоборот – скорость расширения Вселенной лишь увеличивается. Чтобы объяснить причину, по которой это происходит, физики ввели понятие темной энергии – силы, ответственной за ускорение расширения Вселенной. Но что, в таком случае, представляет собой темная материя? И если она действительно существует, то могут ли на просторах космического океана существовать галактики без нее? В конце 2019 года ученым удалось доказать существование по крайней мере одной из таких галактик. Но о чем это говорит?
В астрофизике понятие темной материи введено, чтобы разрешить некоторые несоответствия между наблюдениями и теорией. Первым указанием на существование темной материи стали данные о том, с какой скоростью двигаются галактики в галактических скоплениях. Оказалось, они перемещаются намного быстрее, чем можно было бы ожидать, основываясь на массе только видимого вещества. Но если допустить, что помимо звезд, связанного с ними газа и других известных форм вещества, в скоплениях также присутствует определенное количество неизвестной материи, то гравитационного воздействия темной материи может оказаться достаточным для того, чтобы соответствовать наблюдениям.
Так же, как и в случае с темной энергией, темная материя призвана объяснить все имеющиеся расхождения между расчетами и данными наблюдений.
Галактики и темная материя
Астрономам практически удалось подтвердить существование галактики без темной материи. Открытие ученых, помимо прочего, поднимает фундаментальные вопросы о том, как такие странные галактики вообще формируются. В ходе исследования, опубликованного на сервере препринтов arXiv, ученые использовали космический телескоп Hubble для получения новых изображений призрачной галактики NGC 1052-DF4 (или DF4 для краткости). Получив свежие данные, исследователи обнаружили самые яркие красные гиганты в этой галактике (TRGB). Поскольку все звезды TRGB светят с одинаковой яркостью при просмотре в инфракрасном диапазоне, единственное, что должно влиять на то, насколько яркими они кажутся — это расстояние до нашей планеты. Согласно результатам проведенного исследования, оно составляет 61 миллион световых лет.
Напомню, в прошлом астрономы подтвердили почти полное отсутствие темной материи в галактике NGC 1052-DF2 (DF2 для краткости). Считается, что темная материя, которую ученые пока не могут зафиксировать с помощью имеющихся инструментов, составляет около 27% всей массы Вселенной, но ее свойства по-прежнему не известны. Все дело в том, что темная материя никак не участвует в электромагнитном взаимодействии, а потому недоступна для прямого наблюдения. Электромагнитное взаимодействие существует между частицами, обладающими электрическим зарядом.
Темная материя не доступна прямому наблюдению
Итак, открытие первой (и, возможно, второй) галактики без темной материи фундаментально меняет наше понимание того, как формируются и развиваются галактики.
Существование галактик DF4 и DF2 указывает на альтернативный способ формирования галактик. Более того, авторы работы убеждены, что обе галактики даже поднимают вопрос о том, понимаем ли мы, что такое галактика. На данный момент считается, что галактики начинают свой жизненный путь с темной материи и именно по этой причине могут гравитационно притягивать огромное количество газа и пыли, необходимых для начала процесса звездообразования. Подробнее о том, как формируются звезды, планеты и галактики, читайте в нашем увлекательном материале.
Неудивительно, что если убрать из уравнения темную материю, то астрономы и вовсе перестанут понимать, как будет происходить звездообразование в галактиках. Все, что они могут сказать – это то, что в начале формирования этих необычных галактик должен был существовать очень плотный газ, потому что иначе в галактиках просто не смогли бы родиться новые звезды. Галактики живы ровно до тех пор, пока в них рождаются новые звезды.
Кто знает, может быть и на этот раз ученые ошиблись
Но достаточно ли полученных результатов для того, чтобы раз и навсегда доказать, что галактики DF4 и DF2 без темной материи? Авторы работы очень на это надеются. Но в то же самое время признают, что «экстраординарные заявления требуют экстраординарных доказательств». Еще одним поводом несколько скептически отнестись к столь громкому заявлению служит недавняя история об астрономах, которые доказали существование невозможной черной дыры. Правда, после того, как исследование было опубликовано в научном журнале, позже его отозвали, так как расчеты оказались не верны. И это – абсолютно нормальная ситуация в мире увлекательных научных исследований.
А что вы думаете по этому поводу – действительно ли существуют галактики без темной материи или пришла пора пересмотреть наше понимание Вселенной?
