Одна из замечательных особенностей астрономии заключается в том, что Вселенная огромна, и мы можем смотреть в любом направлении и видеть множество объектов. По текущим оценкам, в видимой Вселенной насчитывается около 2 триллионов галактик. Галактики различаются по размеру, но в них порядка сотен миллиардов звезд.
Это означает, что даже если какое-либо явление наблюдается только в одной из миллиарда галактик, нам все равно предстоит обнаружить их в двух тысячах других галактик. Или даже одна звезда на миллион будет встречаться в нашей галактике сотни тысяч раз. Так что, чем больше мы будем искать, тем более редкие объекты мы будем находить.
Недавно астрономы столкнулись с одним из таких редких явлений – галактикой, которая, по-видимому, лишена темной материи. Такого не должно было случиться, поэтому, если это подтвердится в ходе более длительных исследований, это будет иметь значительные последствия для нашего понимания Вселенной.
Темная материя — это материал, который обладает гравитационным эффектом, который мы можем наблюдать, но не излучает, и поэтому является “темным”. Существование темной материи было впервые предложено Фрицем Цвикки для объяснения видимого вращения наблюдаемых галактик. Основываясь на уравнениях тяготения Ньютона, мы можем рассчитать, с какой скоростью должна вращаться галактика, исходя из того, какую массу она содержит. Другой способ взглянуть на это так: если мы понаблюдаем за тем, как быстро вращается галактика, мы сможем рассчитать, какую массу она должна содержать. Если бы в нем было меньше необходимой массы, звезды были бы отброшены прочь с наблюдаемой скоростью.
Проблема заключалась в том, что когда мы рассчитали массу галактик на основе того, что мы могли наблюдать, мы обнаружили только около 20% вещества, необходимого для объяснения скорости их вращения. Это выглядело так, как будто галактики на 80% состоят из невидимой или “темной” материи.
С тех пор исследования темной материи были в значительной степени подтверждены. Скопление пуля является одним из таких подтверждений – по сути, это два сталкивающихся скопления галактик. Давление межзвездного газа привело к замедлению движения галактик по мере их сближения друг с другом. Темная материя, однако, взаимодействует гораздо слабее (кроме как через гравитацию), и поэтому темная материя просто продолжила свое движение через другие галактики. Когда астрономы нанесли на карту материю в скоплении и гравитацию (с помощью эффекта линзирования), они обнаружили, что они находятся в разных местах. Гравитационные эффекты распространились дальше, за пределы обычной материи.
По поводу скопления bullet было много жарких споров, но все пришли к единому мнению, что это является хорошим доказательством существования темной материи.
Новое открытие относится к галактике NGC1052-DF2, которая описывается как “призрачная” галактика, поскольку в ней очень мало звезд. Что еще более важно, когда астрономы рассчитали соотношение темной материи и обычной материи, основываясь на вращении и видимой материи, они обнаружили, что оно практически равно нулю. Похоже, что никакой темной материи нет.
Если это подтвердится, это станет еще одним гвоздем в крышку гроба скептиков в отношении темной материи. Альтернативная теория заключается в том, что гравитация ведет себя по-разному в галактическом масштабе (так называемая модифицированная ньютоновская динамика), но здесь есть галактика без видимого эффекта темной материи, и трудно утверждать, что в этой галактике просто другие законы физики.
Самое простое объяснение заключается в том, что по какой-то причине в этой галактике нет темной материи. Но это создает новую загадку – как это произошло?
Существует, по крайней мере, два возможных объяснения. Одна из них заключается в том, что галактика каким-то образом потеряла свою темную материю, возможно, при взаимодействии с другой галактикой. Или, возможно, эта галактика образовалась без темной материи. Но вот в чем дело: наша текущая теория о том, как образуются галактики, требует массы темной материи. Таким образом, астрономы в настоящее время не знают, как могла образоваться галактика без темной материи.
Чтобы звезды могли образовывать газовые облака, они должны сжиматься сами по себе, пока газ не будет сжат настолько, чтобы вызвать ядерный синтез. Этот коллапс происходит из-за силы тяжести, и для его возникновения требуется гравитация темной материи. По этой причине галактики формируются вокруг скоплений темной материи. Профессор Питер ван Доккум, ведущий автор исследования, сформулировал это следующим образом:
“Это не просто галактики”, — объясняет ван Доккум. “Вся структура Вселенной на самом деле представляет собой каркас из темной материи, и все остальное приклеено к нему”.
Это означает, что астрономам придется выдвигать альтернативные гипотезы о том, как могла сформироваться эта призрачная галактика. Происходит что-то еще, что позволяет газовым облакам коллапсировать в звезды. В некотором смысле, это имеет смысл, потому что, вероятно, существует одно явление, которое объясняет как малое количество звезд, так и отсутствие темной материи. Что бы ни было причиной звездообразования в этой галактике, в результате получается гораздо меньше звезд, чем в обычных галактиках с темной материей.
Научные истории, подобные этой, всегда увлекательны, но также важно видеть картину в целом. Они наглядно демонстрируют, как обычная наука работает изо дня в день. Ученые любят загадки, когда что-то не имеет смысла, или когда они обнаруживают явление, которое кажется аномальным. В этом и заключается наука – такие аномалии указывают на новые открытия.
Эта реальность сильно отличается от антинаучной карикатуры, в которой работающие ученые изображаются как желающие поддержать статус-кво. Это просто чепуха.
Эти истории также демонстрируют научный процесс – новые данные воспринимаются со смесью восторга и осторожности, предлагаются различные интерпретации, и ученые могут расходиться во мнениях, но все они сходятся во мнении, что в конечном итоге больше доказательств разрешит спор. Когда появляются новые доказательства, они на самом деле меняют свое мнение.
Заключительная цитата в обзоре новостей Би-би-си раскрывает этот процесс:
Доктор Ричард Мэсси, физик из Даремского университета, соглашается: “Я действительно очень впечатлен этой работой, и я бы использовал выводы, чтобы сказать, что нам следует гораздо пристальнее и дольше наблюдать за этими объектами, но я бы пока не стал делать никаких глубоких выводов о темной материи”. рассказал в новостях Би-би-си.
Вы редко, если вообще когда-либо, слышите что-либо подобное от отрицателей вакцин, сторонников альтернативной медицины, энтузиастов НЛО и им подобных.
