Скупчення Куля понад два десятиліття було головним доказом існування темної матерії. Тепер воно працює проти цієї теорії. Нові дані космічного телескопа James Webb показали, що спостережувані ефекти можна пояснити без залучення невидимої субстанції.
Подвійне зіткнення і невидимий каркас
Скупчення Куля утворилося внаслідок зіткнення двох велетенських систем галактик. Воно сталося приблизно 4 млрд років тому на відстані близько 3,7 млрд світлових років від Землі. Швидкість зіткнення перевищувала 2500 км/с.
Під час цієї події гарячий газ із міжзоряного простору обох учасників зазнав тертя, нагрівся й сповільнився. На композитних знімках, що поєднують дані Webb та рентгенівських телескопів, ці хмари умовно зображені рожевим кольором. Галактики ж пройшли одна крізь одну майже без перешкод, адже відстані між окремими зорями в них завеликі для частих зіткнень. Тому видимі скупчення світил відокремились від свого газу й полетіли далі.
Гравітаційне лінзування, тобто викривлення світла далеких об’єктів, мало б бути найсильнішим біля газових хмар. Саме в них зосереджена основна маса звичайної речовини скупчення. Однак спостереження показали протилежне. Найбільше світло викривлялося там, де опинилися галактики.
Цей парадокс і став головним свідченням на користь темної матерії. Разом із галактиками пройшло щось невидиме й масивне, що не зазнало тертя, адже не бере участі в електромагнітній взаємодії.
Залишки масивних зір замість темної матерії
Науковці під керівництвом Дун Чжана з Інституту радіаційної та ядерної фізики імені Гельмгольца Боннського університету запропонували альтернативу. Вони заявили, що скупчення Куля насправді особливо добре узгоджується зі сценарієм модифікованої ньютонівської динаміки (MOND). Ця модель взагалі не потребує участі темної матерії для пояснення руху галактик.
Роль невидимої маси тут можуть виконувати залишки масивних зір. Ідеться про нейтронні зорі та чорні діри, які залишилися після спалахів наднових. Вони так само невидимі для телескопів прямого спостереження, як і темна матерія, але створюють колосальну гравітацію. У стандартній моделі, яка передбачає існування темної матерії, її необхідну кількість у скупченні довелося б зменшити приблизно вдвічі після врахування таких залишків.
Нові дані Webb дозволили точніше підрахувати кількість зір і важких елементів у скупченні. Доктор Індраніл Банік з Інституту космології та гравітації Портсмутського університету показав, що цієї кількості звичайної матерії, з урахуванням зоряних залишків, достатньо для створення спостережуваного ефекту лінзування.
Переоцінка головного аргументу
Тривалий час MOND не могла задовільно пояснити властивості скупчення Куля, через що цей об’єкт вважався одним із найсильніших аргументів на користь існування темної матерії та стандартної космологічної моделі. Нове дослідження, опубліковане в рецензованому журналі Physical Review D, пропонує альтернативне пояснення цих спостережень у межах MOND. Якщо його висновки підтвердяться, скупчення Куля може втратити статус одного з найпереконливіших доказів на користь темної матерії, повідомляє Universe Today.
Водночас автори не стверджують, що темної матерії не існує. Вони лише показують, що скупчення Куля, можливо, більше не можна розглядати як однозначний доказ її існування. Щоб оцінити справедливість цього висновку, подібні дослідження потрібно провести й для інших скупчень галактик, що перебувають у процесі зіткнення.
