Astronomët zbulojnë një galaktikë të çuditshme pa materie të errët

TRE VJETË MË PARË, Filippo Fraternali dhe kolegët e tij vunë re një duzinë galaktikash misterioze, të cilat dukeshin si qytete të përhapura yjesh dhe gazi. Por ndryshe nga pothuajse çdo galaktikë tjetër e parë ndonjëherë – duke përfshirë Rrugën tonë të Qumështit – ato nuk dukej se ishin të mbështjellë në masa të mëdha të materies së errët, e cila normalisht do t’i mbante ato metropole yjore së bashku me gravitetin e tyre. Shkencëtarët zgjodhën njërën për të zmadhuar, një galaktikë me përmasa modeste rreth 250,000 vite dritë larg dhe drejtuan drejt saj 27 antenat e radioteleskopëve në Nju Meksiko.

Pasi mblodhën të dhëna prej 40 orësh, ata hartuan yjet dhe gazin dhe konfirmuan atë që kishin lënë të kuptohet fotografitë e mëparshme: “Përmbajtja e materies së errët që ne konkludojmë në këtë galaktikë është shumë, shumë më e vogël se sa do të prisni,” thotë. Fraternali, një astronom në Institutin Astronomik Kapteyn të Universitetit të Groningenit në Holandë. Nëse ekipi ose konkurrentët e tyre gjejnë galaktika të tjera të tilla, kjo mund të përbëjë një sfidë për pikëpamjen e shkencëtarëve për lëndën e errët, perspektiva dominuese në këtë fushë për të paktën 20 vjet. Fraternali dhe ekipi i tij publikuan gjetjet e tyre në dhjetor në Njoftimet Mujore të Shoqërisë Mbretërore Astronomike.

Bazuar në dekada vëzhgimesh me teleskopë dhe simulime kompjuterike, shkencëtarët kanë arritur të mendojnë për materien e errët si skeletin e fshehur të kozmosit; “nyjet” e tij janë grumbuj masivë grimcash të padukshme që presin galaktika të mëdha dhe të vogla. Por Fraternali nuk është i pari që ka parë një përjashtim nga ky rregull. Disa vite më parë, Pieter van Dokkum, një astronom në Yale, dhe kolegët e tij zbuluan galaktika të ngjashme me teleskopin Hubble, të cilave u duk se gjithashtu mungonte materia e errët. “Këto galaktika që i gjetëm në vitin 2018, ato krijuan shumë polemika, diskutime dhe punë pasuese, sepse ishin të papritura dhe të vështira për t’u shpjeguar,” thotë van Dokkum.

Ato galaktika të tjera jetonin në një mjedis të mbushur me njerëz, ku galaktikat më të mëdha, fqinje shpesh fluturojnë pranë, duke tërhequr ndoshta me vete lëndën e errët. Në të kundërt, galaktika e Fraternalit është goxha e izoluar, pa fqinjë të tillë shqetësues, kështu që mungesa e materies së errët nuk mund të shpjegohet në këtë mënyrë. “Mund të jetë shumë domethënëse,” thotë van Dokkum. “Si mund t’i bashkoni yjet dhe gazin në atë vend së bashku pa ndihmën e materies së errët?”

Këto objekte të çuditshme janë quajtur “galaktika ultra-difuze”. Ato janë ekstreme të jashtme: Për sa i përket masës së tyre, ato janë të vogla, por janë të shpërndara në distanca të mëdha. Disa janë aq të mëdha sa Rruga e Qumështit, por me vetëm një të qindtën e shumë yjeve – ose edhe më pak. Ata janë aq afër të qenit transparent saqë është e vështirë të spiunosh në qiellin e natës. “Ata janë pak më të zbehta në qendër, kështu që janë të vështira për t’u zbuluar. Tani, me teleskopë më të mirë dhe vëzhgime më të thella, ata janë bërë më të njohur”, thotë Mireia Montes, një astronom në Institutin Shkencës të Teleskopit Hapësinor në Baltimore dhe eksperte për galaktika të tilla.

Duke filluar nga vitet 1960, astronomja amerikane Vera Rubin dhe të tjerët zbuluan për herë të parë ekzistencën e mundshme të materies së padukshme ose “të errët”, ndërsa matnin sa shpejt yjet në galaktika rrotullohen rreth qendrës, duke treguar se yjet e brendshëm orbitojnë me shpejtësi të ndryshme nga ato të jashtme. Bazuar në rrotullimin e këtyre yjeve, shkencëtarët llogaritën se sa masë duhet të ketë galaktika për t’i mbajtur ato vazhdimisht në orbitë, në vend që të hidhen në hapësirë. Për shumë galaktika, kjo masë ishte shumë herë më e madhe se ajo e të gjithë yjeve të mbledhura. Shkencëtarët e zgjidhën problemin duke konkluduar praninë e një lloj lënde të errët, e cila nuk lëshon apo reflekton dritë, dhe e cila duhet të përbëjë pjesën tjetër të masës që mban të bashkuar galaktikën.

Por matjet nga Fraternali dhe ekipi i tij tregojnë se, për galaktikën e tyre jashtëzakonisht të përhapur, nuk ka nevojë të thirret në materie të errët. Shpejtësitë e rrotullimit që ata matin përputhen plotësisht me masën e yjeve dhe reve të gazit që ata vëzhguan, pa kërkuar ndonjë masë shtesë që nuk mund të shihet. Montes dhe grupi i saj kërkimor synojnë t’i studiojnë këto galaktika, duke përfshirë në periferi të tyre, në më shumë detaje në rast se ka mungesë materie që Fraternali nuk e ka zbuluar. Por të paktën tani për tani, kjo galaktikë fantazmë mbetet një rebus.

Fraternali thekson se galaktika e tyre, e njohur si AGC 114905, ka një faktor të madh X: është e anuar. Disa galaktika kanë formën e disqeve fluturuese dhe nëse teleskopët në Tokë mund t’i shohin ato nga afër, kjo e bën të lehtë vëzhgimin e tyre për astronomët. Ata mund të shohin yjet që rrotullohen në njërën anë të diskut galaktik që lëvizin drejt nesh dhe ata në anën tjetër që orbitojnë larg nesh. Nëse ata mund të matin shpejtësinë e këtyre yjeve, ata mund të vlerësojnë masën e galaktikës – dhe të kuptojnë nëse një pjesë e totalit duhet të përbëhet nga materia e errët. Por Fraternali llogarit se AGC 114905 është i prirur pak më shumë se 30 gradë, kështu që astronomët duhet të korrigjojnë matjet e tyre të masës për të llogaritur atë anim. Nëse ata e kanë gabim për atë shkallë të pjerrësisë, matjet e tyre në fakt mund të lënë shumë hapësirë ​​për lëndën e errët.

Por duke supozuar se ekipi ka të drejtë, nuk është ende e qartë se çfarë lloj përjashtimi mund të jetë galaktika e tyre. A është vërtet një objekt kozmik i çuditshëm që askush nuk e kupton? Apo është një pararojë e problemeve më të mëdha për teoritë e materies së errët?

Deri më tani, nuk i përshtatet asnjë prej shpjegimeve të propozuara për origjinën e galaktikave ultra-difuze. Disa astronomë spekulojnë se një galaktikë e tillë me lëndë të ulët të errët mund të jetë mbetja e një çifti galaktikash më të mëdha që tërhiqen nga njëra-tjetra me tërheqjen e tyre gravitacionale gjatë një fluturimi të afërt, duke lënë një pikë të fryrë yjesh dhe gazi në prag të tyre. Por nuk ka asnjë galaktikë gjigante në vendin fqinj, kështu që kjo nuk e shpjegon atë, thotë van Dokkum.

Një teori tjetër është se mund të jetë mbetje e shpërthimeve yjore të së kaluarës. Të gjithë yjet përfundimisht vdesin, dhe disa dalin me një zhurmë, duke u shndërruar në supernova. Me kalimin e kohës, supernovat mund të përhapin pjesë të një galaktike, duke dëbuar lëndën, duke përfshirë retë e gazit. Por ky nuk është rasti me AGC 114905, thotë Fraternali, pasi ai është ende i mbushur me shumë gaz, i cili shërben si material ndërtimi dhe lëndë djegëse për yjet e rinj. Dhe nëse galaktika ka qenë shumë më e përqendruar shekuj më parë, do të pritej shumë grupime kompakte yjesh të mbetura sot, tregues të një të shkuare më të dendur. Por galaktikës i mungojnë shumë grupime të tilla, thotë van Dokkum.

Në fakt, AGC 114905 nuk duket se i përshtatet asnjë modeli që përfshin lëndën e errët. Për dekada, shkencëtarë si Laura Sales, një astrofizikane në UC Riverside, kanë simuluar kozmosin në kompjuterë të fuqishëm, duke u përpjekur të tregojnë se si modelet e materies së errët mund të riprodhojnë një mori galaktikash që astronomët dallojnë me teleskopët e tyre. “Ne shikuam shpejt simulimet tona dhe nuk kemi diçka të tillë si kjo galaktikë,” thotë ajo.

Në vend të kësaj, galaktika e Fraternalit dhe të tjera si ajo mund të tregojnë nevojën për alternativa ndaj lëndës së errët. Kur shkencëtarët konstatojnë praninë e materies së fshehur që fshihet, ata po bëjnë supozime se si funksionon graviteti. Por, çka nëse graviteti vepron pak më ndryshe nga sa mendonin?

Në punën e tyre, Fraternali dhe kolegët e tij testuan një pretendent kryesor midis alternativave të materies së errët, të quajtur MOND, për Dinamika e Modifikuar Njutoniane, e cila përfshin ndryshimin e ligjit të gravitetit të Isaac Njutonit. Propozuar për herë të parë nga fizikani izraelit Mordehai Milgrom në vitet 1980, MOND hipotezon se fizika standarde gravitacionale, e cila shpjegon me saktësi lëvizjet e objekteve me përshpejtime të larta gravitacionale, si planetët në sistemin tonë diellor, mund të mos zbatohet në të njëjtën mënyrë për yjet që rrotullohen ngadalë në buzë. e diskut të një galaktike. Pra, mospërputhja midis shpejtësive të pritshme të yjeve në galaktika dhe sa shpejt ata duken se lëvizin mund të mos tregojë mungesë të masës, por më tepër një gabim matematikor, nëse ligji gravitacional MOND është i drejtë. Por ndërsa modeli MOND shkon mirë me galaktikat më normale, ai gjithashtu nuk mund të shpjegojë rrotullimin e galaktikës me gëzof të ekipit të Fraternalit. Ajo ia doli po aq keq sa modelet e materies së errët.

Është shumë herët për të thënë nëse AGC 114905 tregon një problem me teoritë e materies së errët, thotë Sales. Tani për tani, Fraternali dhe të tjerët do të vazhdojnë të shqyrtojnë këto galaktika enigmatike dhe të anashkaluara më parë, duke përfshirë teleskopin hapësinor James Webb të sapolançuar, me shpresën për të zgjidhur këtë gjëegjëzë. “Nuk është sikur po hetojmë skajin e universit, apo po përpiqemi të shohim një planet të vogël pranë një ylli. Në fakt është e mundur me mjetet që ne kemi, “thotë van Dokkum. “Për mua, kjo e bën atë emocionuese.”