Manoma, kad pirmosios Visatos galaktikos susiformavo tose vietose, kur susijungė daug tamsiosios materijos, suteikdamos gravitacinę trauką, kad pritrauktų pakankamai reguliarios medžiagos, kad susidarytų žvaigždės. Ir iki šiol neįmanoma paaiškinti beveik visų mūsų stebėtų galaktikų elgesio, nepadarius išvados, kad jose yra reikšmingas tamsiosios medžiagos komponentas.
Beveik, bet ne visi. Neseniai buvo nustatyta keletas galaktikų, kurios yra blankios ir išsklaidytos ir, atrodo, turi palyginti mažai tamsiosios medžiagos. Kurį laiką šių galaktikų nebuvo galima paaiškinti, todėl kilo klausimų, ar stebėjimai suteikė tikslų jų sudėties vaizdą. Tačiau mokslininkai neseniai nustatė vienas iš būdų, kaip galėtų susidaryti galaktikos: Mažą galaktiką gali praryti didesnė, kuri išlaiko tamsiąją medžiagą ir išspjauna žvaigždes.
Dabar buvo pasiūlytas antras variantas, pagrįstas tamsiosios medžiagos elgesiu galaktikų spiečiuje. Šis modelis gali paaiškinti daugybę objektų, rastų šalia tamsiosios medžiagos skurdžių galaktikų. Ir tai gali reikšti, kad į galaktiką panašūs objektai gali susidaryti be tamsiosios medžiagos komponento.
Kulkos laikas
Galaktikų spiečius, kuris yra šio modelio įkvėpimo šaltinis, vadinamas kulkų spiečiumi. Pirmas aprašyta 2006 m, ši didžiulė galaktikų grupė yra dviejų anksčiau atskirtų spiečių susidūrimo rezultatas. Kadangi tamsioji medžiaga fiziškai nesąveikauja, kiekvienos iš dviejų grupių tamsiosios medžiagos dalis gražiai praėjo per susidūrimo vietą ir tęsė savo kelią. Įprasta materija, priešingai, patyrė tikrą susidūrimą, kai dideliuose dujų kiekiuose, kurie lydėjo galaktikų spiečius, išsivystė smūginės bangos.
Gravitacinio lęšio stebėjimai parodė, kad didžioji masės dalis buvo su tamsiąja medžiaga, kuri pajudėjo už susidūrimo vietos. Tačiau didžioji dalis matomos medžiagos vis dar yra netoli tos vietos, kur iš pradžių įvyko susidūrimas. Šis įprastas ir tamsiosios medžiagos atskyrimo būdas turi laikėsi gerai tolesniems stebėjimams ir modeliavimui.
Naujasis darbas remiasi kulkų spiečiaus kūrimo mechanizmo išplėtimu iki atskirų galaktikų masto. Fizika veikia taip pat: susidūrimas paverčia normalią materiją į netvarkingą susidūrimą, kurį lemia jos sąveika, o tamsioji medžiaga sklandžiai pereina per netvarką. Neaišku, kiek įprastų medžiagų struktūrų gali išgyventi tokią netvarką. Tačiau kadangi tamsiajai medžiagai pasislinkus gali būti daug dujų, gali būti, kad įprasta medžiaga gali sudaryti struktūras, kuriose trūksta tamsiosios medžiagos komponento.
Naujasis tyrimas taiko šią logiką dviem geriausiai žinomoms tamsiosios medžiagos neturinčioms galaktikoms, vadinamoms DF2 ir DF4, kurios yra nykštukinės galaktikos, egzistuojančios šalia normalios, didelės galaktikos, vadinamos NGC 1052.
Tai eina į 11
Nesunku modeliuoti susidūrimus tarp nykštukinių galaktikų, sukuriančių situaciją, panašią į kulkų spiečius, atskiriant tamsiąją ir reguliariąją materiją. Bendrai tai vadinama „kulkos nykštukų“ susidūrimais. (Atrodytų, kad nykštukų kulka yra labiau aprašomoji, bet tai nebuvo pasirinkta dėl kokių nors priežasčių.)
Tačiau šiuo atveju tyrėjai galėjo nustatyti modeliui daug apribojimų, remdamiesi fizine situacija aplink NGC 1052. Vieną iš tų apribojimų suteikė NGC 1052, didelė galaktika šioje srityje. Nėra jokios realios priežasties tikėtis, kad tokie galaktikų susidūrimai įvyks šalia tokios didelės galaktikos. Jo buvimas šioje srityje rodo, kad artumas buvo esminis susidūrimo veiksnys: viena iš mažesnių galaktikų, dalyvavusių susidūrime, skriejo orbitoje aplink NGC 1052.
Akivaizdu, kad jei abu būtų orbitoje, susidūrimas būtų labiau tikėtinas. Tačiau tai taip pat reikštų, kad nykštukinės galaktikos neturėtų bendro greičio, kuris sukurtų pakankamai stiprų susidūrimą. Taigi bent viena iš galaktikų turėtų patekti iš sistemos ribų ir padidinti greitį, kai ji traukiasi link NGC 1052.
Kitas svarbus jų turimas apribojimas yra dviejų tamsiosios medžiagos neturtingų galaktikų – DF2 ir DF4 – egzistavimas, taip pat jų santykinio judėjimo pojūtis. Santykinis judėjimas leido tyrėjams atsekti galaktikų judėjimą laikui bėgant ir padaryti išvadą, kad bet koks susidūrimas tikriausiai įvyko maždaug prieš 8 milijardus metų, o tai gerai sutampa su kai kurių DF2 žvaigždžių amžiumi.
Susidūrimo modeliai rodo, kad, be DF2 ir DF4, šis susidūrimas turėtų sukurti dvi tamsiosios medžiagos turtingas nykštukines galaktikas, kurios turėtų atrodyti maždaug pagal DF2 ir DF4 apibrėžtą liniją. Taigi tyrėjai ieškojo kitų nykštukinių galaktikų objektų kataloge šiame regione, kurie galėjo atsirasti po susidūrimo. Vietoj keturių objektų jie rado 11.