Otkrivena "nemoguća" galaksija koja odstupa od svega što znamo

Otkrivena "nemoguća" galaksija koja odstupa od svega što znamo

Foto: NASA/ESA

ASTRONOMI su prošli tjedan objavili da su otkrili galaksiju bez tamne tvari, što je vrlo neočekivano prema svim uvriježenim kozmološkim teorijama i predviđanjima.

Galaksije su skupovi zvijezda, ostataka eksplodiranih zvijezda, maglica, međuzvjezdanih plinova i prašine i sličnih materijala, koji su međusobno povezani gravitacijom. No promatranja kretanja zvijezda u 20. stoljeću pokazala su da bi u galaksijama moralo biti puno više tvari nego što je mi za sada uspijevamo vidjeti. Naime, kada bi se galaksije sastojale samo od vidljive tvari, gravitacijske sile ne bi bile dovoljne da sve njihove sastavne dijelove zadrže na okupu pri postojećim brzinama. Zvijezde, planeti i ostale navedene tvari razletjele bi se svemirom jer su brzine kojima se kreću znatno veće od brzina dovoljnih da pobjegnu utjecaju gravitacije.

Astronomi su stoga pretpostavili da u galaksijama postoji mnogo tzv. tamne tvari koja ima golemu masu, ali je nevidljiva za naše oči i instrumente budući da s vidljivom, odnosno barionskom tvari, reagira vrlo slabo ili možda čak isključivo preko sile gravitacije.

Prema prihvaćenim teorijama tamna tvar trebala bi sačinjavati oko 80 % ukupne količine tvari u svemiru, a očekivalo se da će je biti u svakoj galaksiji. Sve do prošlog tjedna promatranja su potvrđivala ovu teoriju. Primjerice, Mliječni put i Andromeda sadrže oko 90 % tamne tvari, a neke galaksije je imaju i više; neke čak do 99,9 %. Procjenjuje se da halo tamne materije koji okružuje našu galaksiju ima promjer oko 1,5 milijuna svjetlosnih godina, što znači da je oko 15 puta veći od vidljive galaksije te da tamne tvari ima 30 puta više nego vidljive.

Međutim, prema novom radu, objavljenom u časopisu Nature, Pieter van Dokkum, profesor astronomije na Sveučilištu Yale, i njegovi suradnici otkrili su da je u galaksiji NGC 1052-DF2 tamne tvari oko 400 puta manje nego vidljive tvari. Drugim riječima, gotovo da je nema.

„Tako nešto nismo nikada do sada vidjeli“, rekao je voditelj studije Van Dokkum.

„To je izazov za naše standardne ideje o formiranju galaksija“, dodao je.

Osim što ima izuzetno malo tamne tvari, galaksija NGC 1052-DF2 također sadrži i malo vidljive tvari. Spada u tzv. ultra-difuzne galaksije koje su velike, ali sadrže vrlo malo materije tako da se uspoređuju sa sablastima. Mada ima dimenzije slične našoj, sadrži samo 400 milijuna zvijezda dok ih naša ima više od 100 milijardi. Toliko je prazna i tako je slabog sjaja da je jedva vidljiva iako je udaljena samo 65 milijuna godina što je za galaktičke razmjere relativno malo.

Dokkumov tim u njoj je pratio brzine 10 sjajnih zvjezdanih nakupina, a rezultati su pokazali da su one oko 400 puta manje nego što su očekivali.

„Čini se da se uopće ne kreću“, rekao je Dokkum.

Potvrda, a ne kraj postojanja tamne tvari

Tekst se nastavlja ispod oglasa

Zanimljivo je da autori smatraju da nepostojanje tamne tvari u NGC 1052-DF2 ne pobija teorijske pretpostavke, već da ih, naprotiv, potvrđuje.

Naime, u fizici postoji jedna konkurentska teorija koja prevelike brzine zvijezda u galaksijama tumači na drugačiji način. Prema toj teoriji, nazvanoj modificirana Newtonova dinamika (MOND), tamna tvar ne postoji, ona je privid, a problem je u tome što mi krivo shvaćamo način na koji gravitacija pada s udaljenošću. Njezin začetnik, izraelski fizičar Mordehai Milgrom, smatra da se problem 'manjka gravitacije' može riješiti ako se pretpostavi da je gravitacijska sila koja djeluje na zvijezde na vanjskom rubu galaksija proporcionalna kvadratu centripetalne akceleracije, a ne samoj centripetalnoj akceleraciji kako to stoji u Newtonovom drugom zakonu mehanike. U tom slučaju gravitacija nekog tijela koje kruži oko drugog padala bi s polumjerom, a ne s kvadratom polumjera, što znači da bi na velikim udaljenostima bila mnogo jača nego što to predviđaju Newtonove formule.

Milgramov model mogao bi uistinu ponuditi rješenje za neka kozmološka promatranja i mjerenja, ali ne za sva. No on posebno dolazi u pitanje s novim otkrićem NGC 1052-DF2 . Naime, prema njemu, isto pravilo o ovisnosti gravitacijske sile o promjeru trebalo bi vrijediti za sve galaksije bez razlike, a otkriće NGC 1052-DF2 pokazuje da u njoj ne vrijedi.



Moguća rješenja

Budući da je prema suvremenoj kozmologiji tamna tvar neophodna ne samo da bi se objasnile brzine zvijezda u galaksijama već i nastanak velikih struktura u svemiru, znanstvenici će tek trebati potražiti odgovor na pitanje kako je moguće da je u NGC 1052-DF2 nema.

Mogućih odgovora ima više, a ovdje ih za ilustraciju predstavljamo nekoliko.

Prema jednom, NGC 1052-DF2 je mogla nastati od plinova u klasteru galaksija. Naime, kada galaksije jure kroz unutarklasterski medij, odnosno super-vruću plazmu koja prožima skupove galaksija, plazma iz njih može izvući plinove iz kojih mogu nastati nove, izolirane zvijezde među kojima neće biti tamne tvari.

Prema drugom, NGC 1052-DF2 je mogla nastati u neuobičajenom srazu galaksija. Kada se dvije galaksije sudare, one se obično potpuno stope. Međutim, one ponekad mogu izbaciti dio svojeg materijala. Ako ga se nakupi dovoljno, on bi mogao stvoriti novu galaksiju sastavljenu gotovo isključivo od vidljive tvari.

Prema trećem, NGC 1052-DF2 je mogao nastati iz materije izbačene iz supermasivnih crnih rupa u nekim drugim galaksijama. Takva izbačena tvar može se gravitacijski urušiti i stvoriti nove galaksije. Na taj način obično nastaju patuljaste galaksije, no postoji mogućnost da nastanu i velike poput NGC 1052-DF2. U njima ne bi moralo biti tamne tvari.

Mada je otkriće NGC 1052-DF2 ozbiljno ugrozilo MOND, njegovi pobornici smatraju da još uvijek imaju konja za utrku. Prema njima tamne tvari svejedno nema, a materija u NGC 1052-DF2 mogla bi biti izložena uobičajenoj gravitaciji umjesto modificiranoj kakvu pretpostavlja MOND.

Znate li nešto više o temi ili želite prijaviti grešku u tekstu?
Učitavanje komentara