Un pumn de galaxii mici par să lipsească o mulțime de materie întunecată.
Cea mai mare parte a unei galaxii tipice este invizibilă. Această masă evazivă, cunoscută sub numele de materie întunecată, pare a fi un ingredient indispensabil pentru crearea unei galaxii – este schela care atrage materia normală – dar se dezvăluie doar ca un remorcher suplimentar gravitațional asupra gazului și stelelor.
Dar acum, cercetătorii au descoperit 19 galaxii pitice – toate mult mai mici decât Calea Lactee – care sfidează această înțelepciune comună. Aceste valori aberante nou identificate au mult mai puțină materie întunecată decât se aștepta. Constatarea, publicată pe 25 noiembrie în Astronomia naturiimai mult decât cvintuplează populația cunoscută de renegați ai materiei întunecate, adăugând combustibil unui mister deja fierbinte.
„Nu suntem siguri de ce și cum se formează aceste galaxii”, spune Qi Guo, astrofizician la Academia Chineză de Științe din Beijing. Galaxiile pitice tipice concentrează materia întunecată mult mai mult decât verii lor mai mari, notează ea. Dimensiunea lor mai mică duce la o gravitate mai slabă, care are dificultăți în a se ține de nori tenui de gaz. Acest lucru schimbă de obicei echilibrul de masă din galaxiile pitice departe de materia normală și spre materia întunecată.
„Această nouă clasă de galaxii ne pune sub presiune capacitatea de a explica toate galaxiile într-un singur cadru coeziv”, spune Kyle Oman, astrofizician la Universitatea Durham din Anglia, care nu a fost implicat în această cercetare.
În 2016, Oman și colegii săi au identificat două galaxii cărora păreau să lipsească materia întunecată. În scurt timp, au apărut încă două ciudate (SN: 28.3.18).
Guo și colegii ei s-au întrebat dacă aceste galaxii au mai multă companie. Așadar, folosind datele existente de la radiotelescopul Arecibo din Puerto Rico, echipa a cântărit galaxiile pitice uitându-se la cât de repede se biciuia hidrogenul în jurul fiecăreia. Viteza mai mare înseamnă mai multă masă totală. Cercetătorii au combinat apoi masa hidrogenului și a tuturor stelelor, dedusă din lumina stelelor, pentru a estima cât de mult din masa fiecărei galaxii este alcătuită din materie normală.
Pentru fiecare galaxie, masa totală a adunat mai mult decât masa gazului și a stelelor – nu este surprinzător, deoarece această masă suplimentară este materia întunecată. Dar, în aproximativ 6% din cazuri, nu a existat atât de multă masă suplimentară pe cât era de așteptat.
O minge ciudată, desemnată AGC 213086, cântărește aproximativ 14 miliarde de sori. Dacă ar fi tipic, aproximativ 2% din masa sa – aproape 280 de milioane de mase solare – ar fi gaz și stele. În schimb, inventarul său real de materie normală este de aproximativ 3,8 miliarde de mase solare, sau aproximativ 27% din masa sa totală.
Din cele 324 de galaxii pitice analizate, la 19 par să lipsească depozite la fel de mari de materie întunecată. Cele 19 sunt toate la aproximativ 500 de milioane de ani lumină de Pământ, iar cinci sunt în sau în apropierea altor grupuri de galaxii. În acele cazuri, notează cercetătorii, poate că vecinii lor galactici și-au sifonat cumva materia întunecată. Dar restul de 14 sunt departe de alte galaxii. Fie aceste ciudățeni s-au născut diferit, fie unele mașinațiuni interne, cum ar fi stelele care explodează, și-au deranjat echilibrul dintre materia întunecată și materia cotidiană, sau barionii.
S-ar putea să nu fie un caz de lipsă de materie întunecată, spune James Bullock, astrofizician la Universitatea din California, Irvine. În schimb, poate că aceste galaxii pitice s-au agățat de materia lor normală – sau chiar au furat unele – și așadar „au prea mulți barioni”. Oricum, spune el, „acesta ne spune ceva despre diversitatea formării galaxiilor… Exact ceea ce ne spune asta, asta e trucul.”