ด้วยขนาดของมัน ดาราจักรควรมีสสารมืดมากกว่าสสารปกติถึง 300 เท่า ที่หายไป: สสารมืด มวล: ประมาณ 60 พันล้านดวงของดวงอาทิตย์ ที่ตั้ง: ดาราจักร NGC1052–DF2 ห่างจากโลกประมาณ 65 ล้านปีแสง นักวิทยาศาสตร์รายงานวันที่ 28 มีนาคมในธรรมชาติว่า กาแลคซีที่ผิดปกตินั้นขาดสสารมืดอย่างน่าประหลาดใจ
ในดาราจักรทั่วไป
สสารปกติเต็มไปด้วยสสารมืด ซึ่งเป็นสสารที่มองไม่เห็นซึ่งไม่สามารถระบุตัวตนได้ ซึ่งประกอบเป็นสสารส่วนใหญ่ในจักรวาล การมีอยู่ของสสารมืดอธิบายความเร็วที่ไม่คาดคิดซึ่งดาวหมุนวนไปรอบๆ ดาราจักร และวิธีที่ดาราจักรเคลื่อนที่ภายในกระจุก
แต่ดาราจักรหนึ่ง NGC1052–DF2 ดูเหมือนจะมีสสารมืดน้อยกว่าสสารปกติหรืออาจไม่มีเลย เมื่อพิจารณาจากมวลของมัน – มันบรรจุดาวฤกษ์ที่มีมวลประมาณ 200 ล้านเท่าของดวงอาทิตย์ – คาดว่าจะมีสสารมืดมากกว่าสสารปกติประมาณ 300 เท่า ซึ่งรวมกันได้มากถึง 60 พันล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ในสสารมืดที่หายไป
นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเยล Pieter van Dokkum และเพื่อนร่วมงานได้ใช้การสังเกตจากกล้องโทรทรรศน์หลายตัวเพื่อศึกษากลุ่มดาวสว่าง 10 กลุ่มภายในกาแลคซี ซึ่งเรียกว่ากระจุกดาวทรงกลม และวัดความเร็วของพวกมัน ยิ่งมีมวลมากในดาราจักร กระจุกดาวก็จะยิ่งเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ เร็วขึ้น ดังนั้นหากมีสสารมืด กระจุกควรเคลื่อนตัวอย่างรวดเร็ว กระจุกดาวเคลื่อนตัวช้าๆ แสดงถึงเขตปลอดสสารมืด
ในดาราจักรส่วนใหญ่ ดาวฤกษ์เคลื่อนที่เร็วกว่าที่คาดไว้ ซึ่งบ่งชี้ว่าสสารมืดแฝงตัวอยู่ภายในพวกมัน ทำให้มีแหล่งมวลเพิ่มขึ้น นักฟิสิกส์ส่วนใหญ่เชื่อว่าสสารมืดเป็นอนุภาคประเภทที่ตรวจไม่พบ แต่บางคนคิดว่าคำใบ้ของสสารพิเศษอาจเป็นภาพลวงตา ซึ่งเกิดจากการไม่เข้าใจการทำงานของแรงโน้มถ่วงอย่างครบถ้วน นักวิจัยเหล่านี้ชอบทฤษฎีที่เรียกว่าmodified Newtonian dynamics หรือ MOND ( SN: 3/31/07, p. 206 ) ซึ่งปรับกฎแรงโน้มถ่วงเพื่อให้เข้าใจถึงการเคลื่อนที่ของดาวฤกษ์ โดยไม่ต้องใช้อนุภาคใหม่ที่เข้าใจยาก
Van Dokkum กล่าวว่าการศึกษาใหม่นี้สนับสนุนแนวคิดที่ว่าสสารมืดมีจริง แทนที่จะเป็นภาพลวงตา “จนถึงตอนนี้ เมื่อใดก็ตามที่เราเห็นกาแลคซี เรายังเห็นสสารมืดด้วย” แวน ด็อกคุม กล่าว “เราไม่รู้แน่ชัดว่าสสารมืดและกาแล็กซีเป็นสองสิ่งที่แยกจากกันได้หรือไม่”
เนื่องจาก MOND เสนอให้ปรับกฎฟิสิกส์ ถ้าถูกต้อง ผลกระทบของมันควรจะรู้สึกได้ในทุกกาแลคซีทั่วจักรวาล นั่นทำให้ยากสำหรับ MOND ที่จะอธิบายความเร็วที่ช้าผิดปกติของกระจุกดาวใน NGC1052–DF2
Stacy McGaugh นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จาก Case Western Reserve University ในคลีฟแลนด์กล่าวว่า “เป็นเรื่องที่น่าสนใจ
แต่ก็ไม่ใช่สิ่งที่ฉันจะนอนไม่หลับ เขาศึกษา MOND และคิดว่าทฤษฎีนี้ยังคงสามารถอธิบายกาแลคซีนี้ได้ นั่นเป็นเพราะว่า NGC1052–DF2 ตั้งอยู่ใกล้กับดาราจักรอื่น กาแล็กซีอื่นนั้นสามารถเปลี่ยนแปลงการคาดการณ์ของ MOND ซึ่งอาจอธิบายได้ว่าทำไมกระจุกดาวจึงเคลื่อนที่ช้า จะต้องคำนึงถึงผลกระทบของความใกล้ชิดนั้นเพื่อพิจารณาว่า MOND สามารถอธิบายข้อสังเกตได้หรือไม่ เขากล่าว
ถึงกระนั้น McGaugh ยอมรับว่า NGC1052–DF2 เป็นปัญหาสำหรับ MOND แต่มันก็เป็นปัญหาสำหรับภาพสสารมืดมาตรฐานเช่นกัน เนื่องจากยังไม่ชัดเจนว่าดาราจักรดังกล่าวสามารถก่อตัวได้อย่างไรตั้งแต่แรก คิดว่าดาราจักรส่วนใหญ่ก่อตัวขึ้นรอบๆ กระจุกของสสารมืด ดังนั้นกาแล็กซีที่ปราศจากสสารนั้นจึงยากจะอธิบาย
NGC1052–DF2 นั้นผิดปกติในลักษณะอื่น มันเป็นหยดสีสลัวๆ ที่รู้จักกันในชื่อกาแล็กซีอัลตราไดฟัส แม้ว่าจะมีปริมาตรใกล้เคียงกับทางช้างเผือก แต่ NGC1052–DF2 มีดาวน้อยกว่ามาก นักวิทยาศาสตร์กำลังพยายามทำความเข้าใจว่าเหตุใดดาราจักรดังกล่าวจึงดูแตกต่างจากดาราจักรส่วนใหญ่ ( SN: 12/10/16, p. 18 ) การค้นหากาแล็กซี ultradiffuse ที่ไม่มีสสารมืดทำให้ปริศนาซับซ้อนยิ่งขึ้น
หากนักวิทยาศาสตร์สามารถอธิบายได้ว่าดาราจักรก่อตัวอย่างไร ก็อาจช่วยให้เข้าใจคุณสมบัติของสสารมืดได้ดีขึ้น เจมส์ บูลล็อค นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เออร์ไวน์ กล่าวว่า “ในวิชาฟิสิกส์ เรามักต้องการหาห้องทดลองที่รุนแรงจริงๆ เพื่อทดสอบทฤษฎีและแนวคิด กาแล็กซี่นี้สุดโต่งแน่นอน
Mack และ McNees คำนวณว่าขนาดพิเศษใดๆ จะต้องเล็กกว่าประมาณ 16 นาโนเมตร หรือหนึ่งในพันล้านของเมตร กล่าวอีกนัยหนึ่ง อิทธิพลโน้มถ่วงของมิติพิเศษจะขยายออกไปไกลเพียงนั้น ซึ่งน้อยกว่าการประมาณการที่ดีที่สุดครั้งก่อนหลายร้อยเท่า และตัดทฤษฎีบางทฤษฎีที่ปล่อยให้แรงโน้มถ่วงรั่วไหลไปสู่มิติพิเศษ
Ian Moss นักจักรวาลวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยนิวคาสเซิลในอังกฤษ กล่าวว่าการวิเคราะห์เป็นเรื่องสนุกและทั่วถึง ซึ่งเคยร่วมงานกับ Gregory ในบทความฉบับปี 2015 กล่าว แต่เขากังวลว่า Mack และ McNees ตั้งสมมติฐานมากเกินไปเกี่ยวกับสภาวะที่จะนำไปสู่การสลายตัวของสุญญากาศ
“คุณไม่สามารถพูดได้จริงๆ ว่าขีดจำกัดเหล่านี้น่าเชื่อถือโดยสิ้นเชิง” เขากล่าว “ไม่มีอะไรผิดปกติ แต่มี ifs มากมาย”
