Отдавна се смята, че тъмната материя е невидимият скелет, който поддържа галактиките цялостни.

Без нейното огромно гравитационно привличане, въртенето на галактиките би трябвало да ги разкъса.

Сега обаче учени откриха поредица от галактики, в които изглежда тъмната материя напълно отсъства.

Това откритие подкрепя една радикална теория за формирането на галактики, известна като сценарий за сблъсък тип „джудже-куршум“, която през последното десетилетие беше обект на спорове.

Свръхразредена галактика без тъмна материя

Още през 2018 г. д-р Ван Докум и неговият екип публикуват научен труд, описващ подробно ултрадифузната галактика NGC 1052-DF2 (DF2).

Тази галактика е с размерите на Млечния път, но съдържа 500 пъти по-малко звезди. Тя е толкова разредена, че през нея буквално прозират други, по-стари галактики.

Това беше и първата индикация, че галактиките могат да съществуват и без тъмната материя, която да ги държи заедно.

Откриването на DF2 показа, че тъмната материя е отделна физическа субстанция, която може да бъде отделена от обикновената материя.

Това се оказа сериозен удар за Модифицираната нютонова динамика (MOND). Теория, разработена да обясни защо звездите във външните краища на галактиките се движат твърде бързо.

MOND предполага, че при изключително ниски ускорения, каквито изпитват звездите в покрайнините на една галактика, гравитацията действа малко по-силно от очакваното.

Несъответствие с теорията MOND

Самата теория MOND се опитва да опише природен закон, докато теорията за тъмната материя решава същия проблем, но с помощта на физическа субстанция.

Галактиката DF2 се превърна в отличен полигон за сравнителен тест на двете теории.

Според MOND, в дифузна галактика като DF2 би трябвало да се прояви повишената гравитация, която теорията предвижда за среди с ниско вътрешно ускорение.

Следователно, ако MOND беше вярна, звездите в DF2 щяха да се движат много по-бързо, отколкото може да се обясни с видимата им маса.

Изследователите обаче наблюдават нещо съвсем различно.

Те установяват, че звездите в галактиката се движат с бавна скорост, напълно обяснима от класическата, немодифицирана нютонова динамика.

Така откритието на DF2 изправя MOND пред фатален парадокс.

Ако MOND е фундаментален физичен закон, той трябва да важи за цялата материя – една галактика не може просто да се измъкне от законите на гравитацията.

Но „нормалната“ гравитация, наблюдавана в DF2, доказва, че „допълнителната гравитация“, наблюдавана в други галактики, не е универсално правило.

Както често се случва, когато нови данни навлязат в научния дебат, възникват много разногласия.

Публикувани са няколко статии, които оспорват изчисленията за разстоянието до DF2, което би могло да обясни защо звездите ѝ се движат по този начин.

Впоследствие обаче телескопът „Хъбъл“ потвърждава разстоянието. Нещо повече, екипът на д-р Ван Докум открива още една подобна галактика.

Известна като DF4, тя образува плътна линейна „опашка“ заедно с DF2 и споделя много от нейните свойства.

Най-новата статия, представяща обекта NGC 1052-DF9 (DF9), разположен именно в „опашката“ между DF2 и DF4, потвърждава тази закономерност.

Данните категорично сочат към верига от ултрадифузни галактики, в които изглежда просто липсва тъмна материя. Това повдига въпроса: защо в тях няма тъмна материя?

Алтернативната теория „джудже-куршум“

Според изследователския екип, най-вероятното обяснение е теорията за сблъсък тип „джудже-куршум“.

По същество това се случва, когато две галактики се сблъскат с огромна скорост.

Следата между DF2, DF4 и DF9 е убедително доказателство, че всички те са се образували в резултат на едно-единствено катастрофално събитие, което най-вероятно е именно такъв сблъсък.

Представете си две богати на газ галактики джуджета, които се носят една към друга.

Тъй като тъмната материя взаимодейства единствено чрез гравитация, нейните халота, които държат тези галактики заедно, просто преминават едно през друго като призраци.

За разлика от тях, обикновената материя – в случая гигантски газови облаци – влиза в реален контакт по време на мощния сблъсък.

В резултат на това газът се отделя от тъмната материя, предизвиквайки интензивен процес на звездообразуване. Оставяйки след себе си верига от галактики, напълно лишени от тъмна материя.

Липсата на тъмна материя в DF9, точно както предсказва теорията за сблъсъка „джудже-куршум“, се превръща в силен аргумент в нейна полза.

Изглежда обаче, че това не е последното потвърждение.

Екипът се надява да измери кинематиката на четвърта или пета галактика в тази верига, въпреки че колкото по-далеч са те, толкова по-слаб е сигналът от тях.

Към настоящия момент галактиката DF9 служи като свидетелство не само за съществуването на тъмна материя, но и за това колко екстремни и бурни могат да бъдат процесите на формиране на галактики във Вселената, пише phys.org.