Pierwszym dowodem istnienia ciemnej materii były galaktyki, które zachowywały się tak, jakby zawierały znacznie więcej materii, niż można to wytłumaczyć masą ich gwiazd. Od tego czasu znaleźliśmy wiele innych oznak, że wszechświat pływa z materią, które możemy wywnioskować jedynie na podstawie efektu grawitacji. Pierwotny dowód na to, że galaktyki struktury ciemnej materii przetrwały.
Aż do tego niezręcznego momentu w 2018 roku, kiedy wydawało się, że odkryliśmy istnienie Prawie galaktyka pozbawiona ciemnej materii. Chociaż istniały wątpliwości co do tego początkowego odkrycia, naukowcy ostatecznie odkryli drugą galaktykę, która była bardzo podobna. To był problem, ponieważ nie mieliśmy pojęcia, jak powstają takie galaktyki.
Teraz naukowcy ogłosili, że podczas opracowywania modelu formowania się galaktyk w sposób naturalny pojawiło się wiele ubogich w ciemną materię galaktyk. Prześledząc model wstecz, aby zobaczyć, jak powstały te galaktyki, naukowcy mogą wyjaśnić te tajemnice.
Dołącz do ciemnej strony
Galaktyki i ciemną materię są trudne do oddzielenia. Modele wczesnego wszechświata sugerują, że ciemna materia połączyła się we włókna (co… odkryliśmy), które spotykają się w węzłach o większej gęstości materii. Te węzły z kolei przyciągały widoczną materię, powodując tworzenie się wokół nich gromad galaktyk. Galaktyki te połączą się następnie z dużą ilością ciemnej materii, która do dziś kształtuje ich wzrost poprzez łączenie się i procesy strukturalne. Dlatego trudno jest zrozumieć, w jaki sposób galaktyka może mieć tak mało ciemnej materii.
W rezultacie, kiedy po raz pierwszy ogłoszono odkrycie pozornie ciemnej galaktyki ubogiej w materię, wątpliwości były wysokie. Duża część tej niepewności dotyczyła odległości od galaktyki do nas, co było kluczowe dla oszacowania jej masy, a tym samym zawartości ciemnej materii. Ale ten sam zespół zidentyfikował drugą galaktykę, która wydaje się mieć wiele takich samych cech, jak pierwsza problematyczna.
Innym powodem do podejrzeń jest to, że nie mieliśmy pojęcia, jak powstał ten rodzaj galaktyki. Przeprowadziliśmy wiele modelowania formowania się galaktyk, w tym modele, które rozpoczęły się przed uformowaniem się włókien ciemnej materii. Gdyby galaktyki ubogie w ciemną materię były naturalną częścią ewolucji wszechświata, prawdopodobnie zobaczylibyśmy, że modele ją produkują. Ale nie było żadnych wieści o obecności nikogo.
Pozostały nam więc dwie ekscentryczne galaktyki pozorne. Mamy pytania dotyczące ich rzeczywistych cech i nie ma żadnej wskazówki, jak mogą wyglądać. To nie jest stan patologiczny.
zaktualizowany model
Ale rozwiązanie mogło pochodzić od różnych badaczy próbujących zrobić coś zupełnie innego. Zajmowali się modelowaniem ewolucji galaktyk przy użyciu najnowocześniejszego pakietu oprogramowania o nazwie FIRE-2 (od „Reakcji w realistycznych środowiskach”). Chociaż nie mówią, na co próbowali spojrzeć, twierdzą, że nie były to galaktyki ubogie w ciemną materię: „Zauważamy, że nie spodziewaliśmy się, że to nastąpi wcześniej (to znaczy, że nasze symulacje nie zostały pierwotnie zaprojektowane w tym celu).”
Niezależnie od intencji, uruchomienie modelu dało siedem galaktyk, które były prawie pozbawione ciemnej materii. Naukowcy nazwali te nazwy na cześć siedmiu klanów Cherokee, co oznacza rzeczy takie jak Blue, Deer i Wolf, ale także rzeczy takie jak Long Hair i Wild Potato. Ostatnie dwa zdania są ustawione na nieoczekiwane zdania w gazecie astronomicznej, takie jak „Na przykład ptak ma ogony w kształcie litery S o niskiej jasności, podczas gdy Długie Włosy wydają się niezakłócone”.
W każdym razie przydatną rzeczą jest to, że model zapisał informacje o stanach pośrednich, co oznacza, że możemy przeprowadzić symulacje na czas i zobaczyć, jak te wyimaginowane galaktyki skończyły bez ciemnej materii. Ale staje się jasne, że te galaktyki nie powstały w ten sposób. Wszystkie siedem były w pewnym momencie symulacji jak typowe małe galaktyki z naturalnymi dodatkami ciemnej materii.
Zamiast tego każda mała galaktyka straciła swoją ciemną materię przez coś, co można postrzegać jako nieudane połączenie z dużo większą galaktyką. Z perspektywy symulacji, które opierają się na metrykach, takich jak rozkład masy w galaktyce, naukowcy określają je jako „bliskie spotkania”. Ale z perspektywy tego, jak wyglądałaby nieudana fuzja, gdybyśmy ją zobrazowali w trakcie jej trwania, większość gwiazd małej galaktyki znajdowałaby się w obszarze zajmowanym przez większe gwiazdy galaktyki. Krótko mówiąc, mała galaktyka wyglądała, jakby została pochłonięta, zanim w jakiś sposób pojawiła się po drugiej stronie.
Ale mała galaktyka nie wyglądała na niezmienioną. Chociaż pojawiła się do połowy jej gwiazd, prawie cały gaz i ciemna materia trafiła do większej galaktyki.
Jeśli statystyki pokazane w tym modelu mają ogólne zastosowanie, może istnieć znacznie więcej takich ubogich w ciemną materię galaktyk poza dwiema galaktykami, które do tej pory odkryliśmy. Zespół badawczy szacuje, że nawet 30% masywnych galaktyk we wszechświecie musi krążyć w pobliżu. Brzmi to jak zaproszenie do obserwacji astronomów, aby byli zajęci i znajdowali więcej.
Astronomia Przyrody, 2019. DOI: 10.1038 / s41550-021-01598-4 (O DOI).
