Według standardowego modelu kosmologicznego, galaktyki masywne powinny zawierać istotne ilości ciemnej materii – tajemniczego składnika Wszechświata, który nie emituje promieniowania elektromagnetycznego, a o jego istnieniu wnioskujemy jedynie na podstawie oddziaływań grawitacyjnych ze zwykłą materią. Modele teoretyczne wskazują, że w masywne galaktykach wczesnych typów ciemna materia powinna odpowiadać za mniej więcej 15 proc. masy dynamicznej w promieniu galaktyki oraz około 60 proc. w odległości pięciu promieni galaktyki.

Najmasywniejsze z tego typu galaktyk uformowały się w dwóch etapach: po szybkich wzroście zwartego jądra następowała faza wzrost rozszerzonej „otoczki” poprzez zderzenia z innymi galaktykami. Rzadko występujące galaktyki, które uniknęły drugiej fazy, zwane są galaktykami reliktowymi. Uważa się je za pozostałości olbrzymich galaktyk, które powstały we wczesnym okresie ewolucji Wszechświata. Najlepsza kandydatką na galaktykę reliktową jest właśnie NGC 1277 w gromadzie galaktyk Perseusza.

Naukowcy z zespołu, którym kierował Sebastién Comerón z Universidad de La Laguna (Teneryfa, Hiszpania), skupili się na zbadaniu galaktyki NGC 1277, odległej od nas o 220 milionów lat świetlnych i znanej od 1875 roku. Obserwacje prowadzono spektrografem GCMS na 2,7-metrowym teleskopie McDonald Observatory (USA).

„Galaktyki reliktowe są ważne w zrozumieniu, jak formowały się pierwsze galaktyki i dlatego zdecydowaliśmy się obserwować NGC 1277. Na podstawie widm opracowaliśmy mapy kinematyczne, które pozwoliły nam ustalić rozkład masy w galaktyce do promienia około 20 000 lat świetlnych” - wyjaśnia Sebastién Comerón.

Okazało się, że rozkład masy w NGC 1277 odpowiada rozkładowi gwiazd, a w obserwowanym promieniu nie może być więcej niż 5 proc. ciemnej materii. Wyniki obserwacji dopuszczają też całkowity brak ciemnej materii w tej galaktyce. Tymczasem przewidywania teoretyczne dla galaktyki o masie NGC 1277 sugerują zawartość co najmniej 10 proc. ciemnej materii pod względem masy, a być może nawet do 70 proc.

Tak duża rozbieżność wyników obserwacji w stosunku do przewidywań modeli teoretycznych jest zagadkowa. W swojej publikacji naukowcy proponują dwa wyjaśnienia. Według pierwszego scenariusza, oddziaływania grawitacyjne z otoczeniem w gromadzie galaktyk mogły odrzeć galaktykę z ciemnej materii. Druga opcja to usunięcie ciemnej materii, gdy galaktyka się tworzyła.

Żadne z tych wyjaśnień nie jest dla badaczy w pełni satysfakcjonujące, planują więc nowe obserwacje przy pomocy instrumentu WEAVE na 4,2-metrowym Teleskopie Williama Herschela w Roque de los Muchachos Observatory na wyspie La Palma (Wyspy Kanaryjskie, Hiszpania).

Jeżeli brak ciemnej materii w NGC 1277 zostanie potwierdzony, będzie to spory problem dla alternatywnych modeli ciemnej materii – teorii próbujących wyjaśnić jej istnienie przy pomocy modyfikacji prawa grawitacji, czego skutki mogłyby być odczuwalne na dużych, galaktycznych skalach.

„Chociaż ciemna w konkretnej galaktyce może zostać utracona, to zmodyfikowane prawo grawitacji musi być uniwersalne i nie może mieć wyjątków, więc galaktyka bez ciemnej materii jest zaprzeczeniem tego typu alternatyw” - tłumaczy Ignacio Trujillo z Kanaryjskiego Instytutu Astrofizyki i Universidad de La Laguna, członek zespołu badawczego. (PAP)

cza/ agt/