Након што су открића галаксија DF2 и DF4 уздрмала научни свет, тим астронома са Јејл универзитета управо је потврдио постојање трећег члана овог немогућег клуба: галаксија DF9. Ово није само још једна аномалија у каталогу, већ кључни доказ у криминалистичкој истрази порекла саме структуре свемира.
Деценијама је модерна астрофизика почивала на једном непоколебљивом темељу: тамна материја је невидљиви лепак универзума. Према Стандардном космолошком моделу, свака галаксија се рађа унутар огромног халоа тамне материје чија гравитација служи као колевка за гас и звезде. Заправо, код патуљастих галаксија ово правило је обично екстремно — оне често садрже и до сто пута више невидљиве масе него обичне, светлеће материје. Али, шта се дешава када тај лепак нестане? Шта ако се пронађе галаксија која је, упркос свим законима које познајемо, потпуно гола? Након што су открића галаксија DF2 и DF4 уздрмала научни свет, тим астронома са Јејл универзитета управо је потврдио постојање трећег члана овог немогућег клуба: галаксија DF9. Ово није само још једна аномалија у каталогу, већ кључни доказ у криминалистичкој истрази порекла саме структуре свемира.
На удаљености од око 20,6 мегапарсека галаксија DF9 (NGC 1052-DF9) на први поглед делује као бледа, дифузна мрља. Међутим, прецизна мерења открила су запањујућу стварност. Док би типична галаксија ове величине морала имати укупну масу преко 10 милијарди Сунаца да би се објаснила њена структура, ова има стеларну масу од свега 140 милиона маса Сунца. Шокантно је то што се овај број готово у потпуност поклапа с масом звезда које видимо. Kористећи напредну спектроскопију, измерено је да је дисперзија брзине звезда унутар галаксије невероватно ниска. Другим речима, у галаксији практично нема места за невидљиву масу.
„Готово сваком галаксијом у универзуму доминира тамна материја. Али DF2, DF4, а сада и DF9, представљају изузетне изузетке”, истиче Мајкл Kејм, истраживач са Јејла и водећи аутор студије. „Ови налази пружају најјасније доказе до сада да су ове галаксије формиране заједно у насилном догађају који је одвојио обичну материју од тамне материје.” Оно што DF9 чини научним пиштољем који се дими доказом јесте локација. Она није усамљена појава, већ део фасцинантног линеарног трага од десетак галаксија у пољу NGC 1052. Откривем је, наиме, феномен који се назива кинематичка повезаност: радијалне брзине ових галаксија повећавају се линеарно дуж њиховог положаја на том трагу. Тај прецизни космички потпис указује на то да DF2, DF4 и DF9 нису настале независно: делови су истог ланца, замрзнути снимак догађаја који се догодио пре више милијарди година.
Kако галаксија уопште може остати без својег тамног халоа? Одговор нуди претпоставка метак-патуљак (bullet dwarf) буллет судара. Сценарио у којем се две патуљасте галаксије сударају екстремном брзином. Процес се одвија у три кључна корака:
- Судар екстремном брзином: Две галаксије пролазе једна кроз другу брзином од неколико стотина километара у секунди.
- Велико раздвајање: Обична материја (гас) трпи огроман притисак и трење, што је успорава и заглављује на месту судара. Тамна материја је, с друге стране, без трења и просто пролети даље, настављајући свој пут неометано.
- Рађање голих звезда: Из тог заосталог, чистог гаса који је остао без тамног сидра, почињу да се формирају нове звезде. Резултат су галаксије попут DF9, сачињене искључиво од обичне материје која је остала из оригиналног гравитационог дома.
Речено откриће има дубоки значај за саму основу физике. Деценијама су присталице алтернативних теорија гравитације (попут MOND) тврдиле да тамна материја не постоји, да је илузија настала због неразумевања закона гравитације на великим дистанцама. Међутим, аргумент универзалне фракције бариона (Universal Baryion Fraction) овде ставља тачку на расправу. Да би DF9 уопште имала тамну материју, морала би настати са количином гаса која је физички немогућа у Стандардном моделу – више гаса него што цео универзум дозвољава по јединици масе. Једино логично објашњење јесте да је тамна материја физичка супстанца која се може одвојити и померити. „Налаз пружа убедљиве доказе да се тамна материја понаша као физичка супстанца, а не као ефекат алтернативне теорије гравитације, посебно на скали патуљастих галаксија где се о тим теоријама највише дебатује”, каже Питер ван Докум, професор на Јејлу.
Доказати одсуство нечега захтева хируршку прецизност. Астрономски тим је користио иструмент (Keck Cosmica Web Imager (KCWI) на Хавајима, који дословно сецира светлост. Он је анализирао спектралне линије, специфично тражећи такозвани калцијумски триплет. Захваљујући његовој моћи, измерено је кретање звезда са прецизношћу која је раније била скоро немогућа за овако бледа небеска тела. Где је нестала тамна материја?
Откриће потврђује да се није деслила грешка у подацима, већ нови пут у еволуцији галаксија. Траг у пољу показује да су DF2, DF4 и DF9 тек почетак. Следећи циљ је потрага за ишчезлим „духовима” овог судара – преосталим гасом и, што је узбудљивије, одбаченом тамном материјом. Док се наставља мапирање поменутог космичког ланчића, остаје провокативно питање: Ако су пронађене галаксије без тамне материје након судара, где се онда крију њени огољени халои без звезда који су пројурили даље? Одговор би могао бити последњи делић слагалице у разумевању најмистериозније компоненте нашег свемира.
(Астрономски магазин)
