Az eddig ismert galaxisokat egytől egyig ragasztóként tartja össze a sötét anyag, de úgy tűnik, néhány újonnan talált csillagrendszerben szinte egyáltalán nincs jelen ez a láthatatlan kozmikus anyag. A rejtélyre már van egy magyarázat.
Annak ellenére, hogy nem tudjuk, miből is áll a sötét anyag, ma már egészen biztosan állíthatjuk, hogy a Világegyetemben található összes anyag körülbelül 85 százalékát ez teszi ki. A megszokott, látható, kézzel fogható anyag csupán a maradék 15 százalék. A sötét anyag szerepe megkerülhetetlen az Univerzum kialakulásában is: nélküle a galaxisok egyszerűen szétesnének, a csillagok és bolygók nem állnának össze csoportokba. Létezésének egyik legerősebb közvetlen bizonyítéka, hogy a galaxisok észlelt forgása sötét anyag nélkül megmagyarázhatatlan lenne. A galaxisokban található csillagokat és bolygókat láthatatlan fészekként tartja egyben a sötét anyag, de átszövi a közöttük lévő űrt is.
A csillagászati rejtélyt először mérési hibával magyarázták
2018-ban viszont a New Mexico-ban található Dragonfly Telephoto Array teleszkóp lefotózta a később NGC 1052-DF2-nek nevezett galaxist, amely eddig soha nem látott viselkedést mutatott. A DF2 ugyan hasonló méretű, mint a nekünk otthont adó Tejútrendszer, de jóval kevesebb csillagot tartalmaz, sokkal “szellősebb”. Már ez önmagában ritka látvány:
Amikor először megláttam a DF2-t, egy órán keresztül csak bámultam a fotót
– emlékszik vissza Pieter von Dokkum, a Yale Egyetem csillagásza. A galaxis szokatlanul átlátszónak, ritkásnak tűnik, melyben jól elkülöníthető, nagyon fényes csillag-pontok láthatók. Az igazi megdöbbenést viszont az hozta, amikor megmérték a galaxis tömegét és összetételét. Egy átlagos galaxis tömegének körülbelül 95 százaléka sötét anyag és csupán 5 százalék a kézzelfogható anyag, a DF2 tömegért viszont szinte teljes egészében a benne található csillagok felelnek, azaz semmi, vagy nagyon kevés sötét anyagot tartalmaz.
A hír hallatán a Hubble Űrteleszkóp és a Hawaii-on található Gemini Obszervatórium is a DF2 felé fordult és külön-külön is megerősítették, hogy szokatlanul kevés, vagy talán semmi sötét anyag nem található benne és a hozzá hasonló, közeli DF4-ben. Tovább növelte a rejtélyt, hogy korábban semmilyen elmélet nem is jósolt sötét anyag nélküli galaxisokat, így egyáltalán nem számítottak erre. A Dragonfly-t is először hidegzuhanyként érhette a felfedezés, hiszen annak feladata csupán a kevés csillagot tartalmazó galaxisok keresése és vizsgálata volt.
Egyre több ilyen „üres” galaxist találtak
2019-re több független kutatócsoport próbálta kikezdeni van Dokkum felfedezését. Ezek egyikének vezetője, Ignacio Trujillo, a Kanári-szigeteki Asztrofizikai Intézet csillagásza szerint egyszerű mérési hibáról lehet szó. Az eredeti felfedezés szerint ugyanis körülbelül 64 millió fényévnyire van tőlünk a DF2. A távolság ráadásul rendkívül fontos tényező a tömeg és az összetétel pontos méréséhez. Ha ez a távolság esetleg hibás, akkor borul a teljes mérés és elképzelhető, hogy nem is hiányzik a sötét anyag. Trujillo csapata ezért öt különböző eljárással ellenőrizte a távolságot, amely 64 millió fényév helyett 41 milliónak adódott. Ez a mérés arra engedett következtetni, hogy talán mégis átlagos mennyiségű sötét anyag lehet a DF2-ben és semmi különleges felfedezés nem történt.
Van Dokkum viszont nem adta fel egykönnyen, újra megmérte a távolságot, ekkor ugyan az eredetinél valamivel kevesebb, 61 millió fényév adódott, de ez még így is kellően nagy ahhoz, hogy valóban sötét anyag hiányozhat a galaxisból. Nem sokkal később egy harmadik kutatócsoport 19 további sötét anyag mentes galaxist talált, így a mérleg nyelve egyre inkább a sötét anyag mentes galaxisoknak kedvez.
A bűnös a galaktikus árapály
Tavaly az Új-Dél Wales-i Egyetem csillagászai magyarázattal is szolgáltak: feltételezéseik szerint a DF2-höz hasonló galaxisok születésükkor ugyanúgy bővelkedtek sötét anyagban, mint a legtöbb társuk – sőt, kialakulásukhoz elengedhetetlen volt a sötét anyag jelenléte – de életük során a náluk sokkal nagyobb, közeli galaxisok egyszerűen leszakították róluk a sötét anyagot. A kisebb galaxisok ugyanis ki vannak téve az úgynevezett galaktikus árapály jelenségnek, ami nagyjából ugyanúgy működik, mint a Hold és a Nap által a Földre ható árapály jelenség.
A hatalmas tömegű szomszédos galaxis képes a hatalmas gravitációs vonzásának köszönhetően maga felé vonzani a kisebb galaxisokat. A rejtély kulcsa, hogy ugyan a galaxist felépítő sötét anyagot és a csillagokat egyaránt vonzza a szomszédos galaxis, a sötét anyag hamarabb távozik, átmenetileg maga után hagyva a csillagokat. Ez azt jelenti, hogy a kevés sötét anyaggal rendelkező galaxisok napjai meg vannak számlálva, hamarosan a csillagok is áldozatává esnek majd a közeli galaktikus “porszívónak”.
Idén ezt az elméletet a Kaliforniai Egyetem Riverside kutatói szimulációkkal is megerősítették, úgy tűnik, hogy az ő számításaik is az árapály jelenséget erősítik meg. Eredményeikkel a csapat kutatási időt nyert a W. M. Keck Obszervatóriumban, ahol remélhetőleg kísérleti bizonyítékot is találnak arra, hogy valóban árapály-katasztrófa okozhatja-e ezen ritka galaxisok kiüresedését, és talán a sötét anyag hiánya lehet a kulcs annak megfejtéséhez.
