Descoperirea recenta a unei galaxii cu dimensiuni asemanatoare cu a noastra, care nu contine materie intunecata, i-a uimit pe astronomi, care erau convinsi ca toate galaxiile contin aceasta bizara forma de materie alcatuita din particule inca necunoscute. Galaxia DF2 pune semne de intrebare asupra modalitatii in care se formeaza galaxiile. Pe cat pare de bizar existenta ei intareste convingerea astronomilor ca...materia intunecata exista.

Pana la ora actuala se credea ca toate galaxiile – cel putin cele cu dimensiuni importante – contin o cantitate de materie intunecata mult mai mare decat cea cunoscuta. Materia cunoscuta este compusa din stele, planete, praf si gaz interstelar, care insa nu reuseste sa explice viteza de rotatie a stelelor din periferia galaxiilor, care depinde de atractia gravitationala exercitata de materia din galaxie. Aceasta viteza este mult mai mare decat ar trebui sa fie daca doar materia cunoscuta ar fi responsabila de atractia gravitationala. Asa a fost introdusa in fizica ideea de materie intunecata – cea responsabila de atractia gravitationala „in plus”. Galaxia noastra are de exemplu o cantitate de materie intuneata de circa 30 de ori mai mare decat materia cunoscuta. La nivelul intregului Univers se crede ca materia intunecata este de circa cinci ori mai multa decat materia pe care o cunoastem. Nu toti sunt insa convinsi de existenta acestei materii si sustin ca solutia ar fi modificarea legilor de atractie gravitationala la distante mari (asa-numitele teorii MOND –  Modified Newtonian Dynamics).

In acest context recenta descoperire a unei galaxii, NGC1052-DF2 (pe scurt DF2) cu ajutorul telescopului Dragonfly Telescope Array, rezultatele careia au fost publicate in revista Nature, este surprinzatoare. Aceasta galaxie, care are o dimensiune apropiata de galaxia noatra, insa contine de circa 200 de ori mai putine stele, nu contine, se pare, materie intunecata. Astronomii au masurat viteza de rotatie a zece grupuri de stele din aceasta galaxie ajungand la concluzia ca aceasta corespunde atractiei gravitationale exercitate de materia vizibila – nefiind deci nevoie de „materie in plus” (adica de materie intunecata).

Este pentru prima data cand o galaxie de acest gen a fost descoperita si pune multe semne de intrebare oamenilor de stiinta. Cum se formeaza o galaxie? Pana recent se considera ca la inceput ia nastere un fel de schelet al galaxiei format din materie intunecata; in jurul acestuia se construieste pe urma partea vizibila a galaxiei (stele, planete). Iata insa ca se pare ca nu este nevoie de materie intunecata pentru ca o galaxie sa ia nastere. O alta ipoteza ar fi cum ca materia intunecata ar fi existat in aceasta galaxie insa, datorita unor ciocniri violente de natura cosmica aceasta ar fi fost indepartata din galaxie.

Cea mai interesanta si bizara consecinta a acestei descoperiri insa este faptul ca pe departe de a infirma existenta materiei intunecata, pare ca aceasta galaxie intareste dovezile conform carora aceasta bizara forma  de materie, nedetectata pana in prezent de instrumentele noastra, exista in cantitatati importante in univers. Cum este posibil una ca asta? Pentru calculul vitezelor de rotatie a grupurilor de stele din DF2 studiate de astronomi acestia au folosit formulele lui Newton, demonstrand ca acestea sunt deci valabile si la distante enorme, precum cele dintr-o galaxie. Rezulta ca atunci cand viteza de rotatie a stelelor din galaxii precum a noastra ne spune ca materia din galaxie nu este suficienta pe baza formulelor lui Newton, putem sa avem incredere in acest rezultat. Este deci nevoie de o materie suplimentara, compusa probabil din particule, a caror masa este necunoscuta. Diverse modele ale fizicii particulelor elementare prevad existeta particulelor cu masa extrem de mica sau, dimpotriva, mare – nedescoperite inca , care ar alcatui misterioasa materie ntunecata.

La ora actuala astronomii intentioneaza sa studieze mai multe galaxii precum DF2, care contin deci putine stele, tocmai pentru a intelege mai bine daca si acestea nu contin materie intunecata sau, dimpotriva, DF2 este o exceptie bizara.

 

 

 

Articol scris de Cătălina Oana Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi colaborator al Scientia.ro