Помните ли галактиката без тъмна материя? Е, може и да има тъмна материя, все пак

Галактиката, за която се предполагаше, че е лишена от тъмна материя, всъщност може да е пълна с нея.
И още по-парадоксално, това може да означава, че тъмната материя не съществува.

Още през март екип от астрофизици публикува в списание Nature статия, в която се твърди, че са открили галактика, в която липсва тъмна материя – хипотетична форма на невидима материя, която изглежда че упражнява гравитационно притегляне, без да взаимодейства със светлината.

Учените са предположили съществуването на тази странна материя, за да обяснят един също толкова странен феномен: Въз основа на светлината, която астрономите могат да видят с телескопите си, вселената се държи като да има много повече маса и следователно много по-голяма гравитационна сила от прогнозираната в теорията на Алберт Айнщайн, базирана на това, което можем да видим.

Статията в Nature беше голяма новина. Това беше първият такъв обект, открит някога във Вселената, според авторите. Нещо повече, изглежда че откритието нанесе смъртоносен удар на алтернативна теория, обясняваща странността на вселената: В тази теория самата гравитация просто действа малко по-различно, отколкото повечето физици (и Айнщайн) мислеха. Ако гравитацията е малко по-различна, отколкото предполагат уравненията на Айнщайн, тогава тя трябва да бъде различна навсякъде във Вселената – включително в тази галактика, която изглежда без тъмна материя, а не само на някои места.

Сега обаче, друг екип от физици е публикувал статия в изданието аrXiv, като твърди, че тази галактика действа, като че ли има тъмна материя в края на краищата. Ако е вярно, това би означавало, че водещата алтернатива на тъмната материя може и да е истина.

Досега обаче, новият документ публикуван в аrXiv все още не е рецензиран от други учени, а авторите на статията в мартенския брой на Nature не са съгласни със заключенията на авторите публикували в arXiv.
Оригиналната статия от март основаваше зашеметяващата си претенция за съществуването на галактика без тъмна материя на пътя, по който се преместват клъстери от звезди през тънката, дифузна галактика, наречена NGC1052-DF2: Изглежда, че те се движат точно със скоростта, която Айнщайн е установил в „Общата теория на относителността“, въз основа на видимата материя (т.е. по-бавно, отколкото ако галактиката съдържаше тъмна материя).

Тази нова статия на arXiv предлага друго: Първо, авторите посочват, че NGC1052-DF2 вече е открита още през 1976 г. и преди това е била посочена с три различни имена: KKSG04, PGC3097693 и [KKS2000] 04.
След това, използвайки тези имена и намирайки всички налични данни за галактиката, изследователите твърдят, че колегите им, публикували статията от март, просто не са изчислили правилно разстоянието между тази галактика и Земята. Това означава, че галактиката вероятно е много по-близо до нас, отколкото смятат авторите на първоначалната статия.

Астрономите изчисляват масата на галактиките въз основа на яркостта и разстоянието на обектите. Ако изследваната в статията галактика е по-близо до Земята, отколкото се смяташе досега, тогава нейното затъмнение означава, че тя също е с много по-малка маса, отколкото смятат изследователите. И при новата изчислена, по-лека маса всички останали характеристики на галактиката са много по-смислени, твърдят авторите на новата статия. Кълбовидните звездни клъстери не се движат бавно, а те се движат с нормалната скорост за много лека галактика, казват авторите в arXiv.

Питър ван Докум, астрофизик в Университета Йейл и водещ автор на статията от месец март в Nature обаче заявява, че новият анализ на ArXiv е непълен и недостатъчен.

„Измерването на ключовото разстояние идва от данните на космическия телескоп Хъбъл и изглежда, че те са го тълкували погрешно. Аргументът е малко технически, но по същество те са объркали вариациите на пикселите на отделните звезди. Ако NGC1052-DF2 бяха толкова близо, колкото твърдят, тогава резолюцията на галактиката ще показва море от отделни звезди , но това не е така, Ван Докум казва в мейл до изданието Live Science.

Въпреки това, Игнасио Трухийо, астрофизик в Института за астрофизика на Канарските острови и водещ автор на новата статия в arXiv заявява, че той и колегите му държат на първоначално публикуваните си данни. Много от отделните звезди могат да се видят в изображенията на галактика NGC1052-DF2, когато контрастът се променя в изображенията, каза Трухийо също в мейл, изпратен до изданието Live Science.

Освен това „нашият доклад не само използва критерии за оценка на разстоянието до галактиката, но и пет различни (и напълно независими) метода и всички те показват близки данни“, казва той.

Има нещо по-дълбоко тук, отколкото спор за скоростта на движение на малка далечна галактика. Става въпрос за самото съществуване на тъмната материя. Изследователите, които твърдят, че NGC1052-DF2 (или DF2 за кратко) не съдържат тъмна материя, считат  това за доказателство, че тъмната материя действително съществува във Вселената. Спомнете си, че при алтернативната теория, гравитацията се държи по различен начин на всички места.

Поне от 80-те години на миналия век, група астрофизици твърдят, че цялата идея за тъмната материя е невярна, съобщава „Live Science“ през март. Предложението за тъмната материя е по същество идея, която няма как да се тества и да се докаже, твърдят тези учени. Изследователите са виждали само някои индиректни доказателства за тъмната материя, в допълнение към привличането на далечни звезди и галактики, те никога не са демонстрирали пряко съществуването й, твърдят скептиците.

Повечето скептици по повод на тъмната материя се интересуват от алтернативната теория, при която гравитацията е малко по-сложна. Наречена „Модифицирана Нютонова Динамика („Modified Newtonian Dynamics“ – MOND), теорията предлага набор от промени в законите на физиката при галактически мащаби, които премахват необходимостта от съществуването на тъмна материя. Ако истинските закони на гравитацията са малко по-различни от тези, които са описани понастоящем в учебниците по физика, тези учени твърдят, че може би тъмната материя не е необходимо да обяснява поведението на Вселената.

Когато статията за NGC1052-DF2 излезе през март, тя беше представена като смъртоносен удар срещу MOND. Намирането на една галактика без тъмна материя не опровергава съществуването на тъмна материя, точно както пустинята не опровергава съществуването на езера. Но при MOND не е така; ако променените физически закони са реални, те трябва да важат и действат в цялата Вселена. С други думи, ако една галактика следва не-MOND законите на физиката, без влиянието на тъмната материя, тогава MOND не може да бъде истина.

Поради тази причина DF2 „изглежда на пръв поглед, че е нов пирон в ковчега на MOND“, каза астрофизикът Кетрин Зурек от Националната лаборатория „Лорънс Бъркли“ в Калифорния, която не е автор на нито една от двете статии. Всъщност нейната реакция е като тази на повечето физици. Но все пак не на всички.

Стейси МакГог, астрофизик в университета „Кеш Уестърн“ в Охайо, която работи по тъмната материя и MOND, е скептична. В интервю през април, МакГог каза за Live Science, че при твърденията за DF2 не е отчетен „външния полеви ефект“, който би дошъл от влиянието на голяма близка галактика върху поведението на DF2. Така тя всъщност предполага, че MOND теорията не е понесла удара, за който някои говорят.

Тя заявява също така, че твърденията за DF2 се основават на някои съмнителни статистически данни. Изследователите са измерили скоростта на само 10 обекта в галактиката, за да изчислят общата скорост на DF2, като изключват един обект, който се държи много различно от останалите. МакГог казва, че изключването на аномалии понякога е разумно, но в този случай изчисленията показват, че включването на този много различен обект променя драстично заключенията на доклада. При изчезването на обекта галактиката е несъвместима с MOND. С обекта, включен в изчисленията, цялата галактика изглежда много по-нормална, каза Макгог.

Сега, с тази нова статия в arXiv, която все още не е рецензирана от други учени, се дават нови аргументи срещу галактиката без тъмна материя, както и срещу самото съществуване на тъмната материя. Тази статия обаче, стимулира допълнителни контра-аргументи. Изобщо сагата за тъмната материя продължава и се ожесточава.

Първоначално публикувано в Live Science.