Галактиките джуджета подходящи за тестване на различни гравитационни модели, поради ниската си повърхностна яркост и това, че са особено податливи на приливни сили.

Наблюденията на смущенията в галактиките джуджета в един от най-близките до Земята галактични купове показват, че влиянието върху тях е такова, сякаш не са заобиколени от тъмна материя, както изисква стандартната космология.

Галактиките джуджета са малки, бледи галактики, които често се намират във или близо до по-големи галактики или галактични купове. В резултат на това те биха могли да бъдат повлияни от гравитационните ефекти на по-големите си спътници.

"Представяме новаторски начин за проверка на стандартния модел въз основа на това доколко галактиките джуджета са повлияни от гравитационните приливни сили от близките по-големи галактики", заявява Елена Асенсио (Elena Asencio), докторант в Университета в Бон и водещ автор на статията.

Приливните сили се появяват, когато гравитацията от едно тяло привлича различни области на друго тяло по различен начин. Те са сравними с приливите и отливите на Земята, които се образуват, когато Луната упражнява по-силно притегляне върху страната на Земята, която е обърната към Луната.

^{Приливни сили. Кредит: Wikimedia Commons}

Звездният куп (клъстер) Форнакс е дом на богата популация от галактики джуджета. Последните наблюдения показват, че няколко от тези джуджета изглеждат изкривени, сякаш средата на звездния куп ги е изкривила.

"Такива пертурбации в джуджетата от Форнакс не се очакват според Стандартния модел", обяснява Павел Крупа (Pavel Kroupa), професор в Университета в Бон и Карловия университет в Прага. "Това е така, тъй като според стандартния модел халото от тъмна материя на тези джуджета би трябвало частично да ги предпазва от приливните сили, предизвикани от клъстера."

Учените изследват очакваното количество смущения за джуджетата, което се определя от вътрешните им свойства и разстоянието от гравитационно мощния център на клъстера. Големите галактики с малки звездни маси, както и галактиките, намиращи се близо до центъра на клъстера, по-лесно се смущават или унищожават. Те съпоставят получените резултати със степента на смущенията, показани на снимки, направени от телескопа за изследване VLT на Европейската южна обсерватория.

"Сравнението показа, че ако искаме да обясним наблюденията със стандартния модел, джуджетата от Форнакс би трябвало вече да са унищожени от гравитацията от центъра на купа, дори когато приливните сили, които той предизвиква върху джуджето, са шестдесет и четири пъти по-слаби от собствената самогравитация на джуджето",  коментира Елена Асенсио.

Това не само е контраинтуитивно, добавя Асенсио, но и противоречи на предишни изследвания, които установяват, че външната сила, необходима за смущаване на галактика джудже, е приблизително същата като собствената гравитация на джуджето.

Противоречие със стандартния модел

На базата на това авторите заключават, че в стандартния модел не е възможно да се обясни наблюдаваната морфология на джуджетата от Форнакс по самосъгласуван начин. Те повтарят анализа, използвайки Модифицираната нютонова динамика (MOND). Вместо да предполага хало от тъмна материя, обграждащо галактиките, теорията MOND предлага корекция на Нютоновата динамика, чрез която гравитацията изпитва усилване в режима на ниски ускорения.

"Не бяхме сигурни, че галактиките джуджета ще могат да оцелеят в екстремната среда на галактичен куп в MOND, поради липсата на защитни халота от тъмна материя в този модел", признава д-р Индранил Баник (Indranil Banik) от Университета в Сейнт Андрюс, "но нашите резултати показват забележително съответствие между наблюденията и очакванията на MOND за нивото на смущения на джуджетата от Форнакс."

"Вълнуващо е да видим, че данните, които получихме с обзорния телескоп VLT, позволиха толкова задълбочена проверка на космологичните модели", споделят Аку Венхола (Aku Venhola) от Университета в Оулу, Финландия, и Стефен Миске (Steffen Mieske) от Европейската южна обсерватория, Чили, съавтори на изследването.

Това не е първият случай, в който изследване, проверяващо влиянието на тъмната материя върху динамиката и еволюцията на галактиките, стига до заключението, че наблюденията се обясняват по-добре, когато те не са заобиколени от тъмна материя.

"Броят на публикациите, показващи несъвместимост между наблюденията и парадигмата за тъмната материя, се увеличава с всяка изминала година. Време е да започнем да инвестираме повече ресурси в по-обещаващи теории", отбелязва Павел Крупа, член на трансдисциплинарните изследователски области "Моделиране" и "Материя" в Университета в Бон.

"Резултатите ни имат сериозни последици за фундаменталната физика. Очакваме да открием още смутени джуджета в други клъстери - прогноза, която други екипи трябва да проверят", добавя д-р Хонгшенг Джао () от Университета в Сейнт Андрюс.