Sedan 1960-talet har astrofysiker postulerat att utöver allt det vi kan se är universum också fyllt med en mystisk, osynlig massa. Det är känt som "Dark Matter" och det föreslogs att det förklarades universums "saknade massa" och anses nu vara en grundläggande del av den. Det är inte bara teoretiserat att utgöra cirka 80% av universumets massa, det tros också ha spelat en viktig roll i bildandet och utvecklingen av galaxer.
Emellertid kan ett nyligen konstaterat kasta hela detta kosmologiska perspektiv åt sidan. Baserat på observationer gjorda med NASA / ESA Hubble rymdteleskop och andra observatorier runt om i världen har astronomer hittat en närliggande galax (NGC 1052-DF2) som inte verkar ha någon mörk materia. Detta objekt är unikt bland galaxer som studerats hittills, och kan tvinga fram en omvärdering av våra dominerande kosmologiska modeller.
Studien som beskriver deras resultat, med titeln "En galax som saknar mörk materia", dykte nyligen upp i tidskriften Natur. Ledd av Pieter van Dokkum från Yale University inkluderade studien också medlemmar från Max Planck Institute for Astronomy, San Jose State University, University of California Observatories, University of Toronto och Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
För studiens skull konsulterade teamet data från Dragonfly Telephoto Array (DFA), som användes för att identifiera NGC 1052-DF2. Baserat på data från Hubble, teamet kunde bestämma avståndet - 65 miljoner ljusår från solsystemet - liksom dess storlek och ljusstyrka. Dessutom upptäckte teamet att NGC 1052-DF52 är större än Vintergatan men innehåller ungefär 250 gånger färre stjärnor, vilket gör den till en ultra diffus galax.
Som van Dokkum förklarade, är NGC 1052-DF2 så diffus att den är väsentligen transparent. "Jag tillbringade en timme bara att stirra på den här bilden," sade han. ”Den här saken är häpnadsväckande: en gigantisk klump så gles att man ser galaxerna bakom sig. Det är bokstavligen en genomskinlig galax. ”
Med hjälp av data från Sloan Digital Sky Survey (SDSS), Gemini Observatory och Keck Observatory studerade teamet galaxen mer detaljerat. Genom att mäta de dynamiska egenskaperna hos tio globulära kluster som kretsar kring galaxen kunde teamet sluta sig till ett oberoende värde på galaxens massa - vilket är jämförbart med massan av stjärnorna i galaxen.
Detta ledde till laget att dra slutsatsen att antingen NGC 1052-DF2 innehåller minst 400 gånger mindre mörk materia än vad som förutses för en galax med dess massa, eller ingen alls. En sådan konstatering är enastående i modern astronomiens historia och trotsade alla förutsägelser. Som Allison Merritt - en astronom från Yale University, Max Planck Institute for Astronomy och en medförfattare på tidningen - förklarade:
”Mörkmaterial antas konventionellt vara en integrerad del av alla galaxer - limet som håller dem samman och det underliggande ställningen som de bygger på ... Det finns ingen teori som förutsäger dessa typer av galaxer - hur man faktiskt går till bildande av en av dessa saker är helt okänt. ”
”Detta osynliga, mystiska ämne är den absolut dominerande aspekten av någon galax. Att hitta en galax utan någon är helt oväntat; det utmanar standardidéer om hur galaxer fungerar, ”tilllade van Dokkum.
Det är dock viktigt att notera att upptäckten av en galax utan mörk materia inte motstrider teorin om att mörk materia finns. I själva verket demonstrerar det bara att mörk materia och galaxer kan vara separata, vilket kan betyda att mörk materia är bunden till vanlig materia genom någon annan kraft än tyngdkraften. Som sådan kan det faktiskt hjälpa forskare att förfina sina teorier om mörk materia och dess roll i galaxbildning och evolution.
Under tiden har forskarna redan några idéer om varför mörk materia saknas i NGC 1052-DF2. Å ena sidan kan det ha varit resultatet av en kataklysmisk händelse där födelsen av en mängd massiva stjärnor svepte ut all gas och mörk materia. Å andra sidan kunde tillväxten av den närliggande massiva elliptiska galaxen (NGC 1052) för miljarder år sedan ha spelat en roll i denna brist.
Dessa teorier förklarar dock inte hur galaxen bildades. För att ta itu med detta analyserar teamet bilder som Hubble tog av 23 andra ultradiffusa galaxer för mer mörka ämnen som är bristfälliga galaxer. Redan har de funnit tre som verkar likna NGC 1052-DF2, vilket kan indikera att galaxer med mörkt ämne skulle kunna vara en relativt vanlig förekomst.
Om dessa senaste fynd visar något, är det att universum är som en lök. Precis när du tror att du har räknat ut det, så tar du tillbaka ett extra lager och hittar en helt ny uppsättning mysterier. De visar också att efter 28 års trofast tjänst Hubble rymdteleskop kan fortfarande lära oss nya saker. Bra också, eftersom lanseringen av sin efterträdare har försenats till 2020!
