ความเร็วของดาวท้าทายความคาดหวังตามทฤษฎีมาตรฐานกาแล็กซีที่อยู่ห่างไกลออกไปมากมี สสารมืดเพียงเล็กน้อยอย่างน่าประหลาดสิ่งที่มองไม่เห็นซึ่งคิดว่าประกอบขึ้นเป็นสสารส่วนใหญ่ในจักรวาล
ดาวในบริเวณรอบนอกของดาราจักรที่อยู่ห่างไกลบางแห่งเคลื่อนที่ช้ากว่าดาวที่อยู่ใกล้ศูนย์กลางมากขึ้น ซึ่งบ่งชี้ว่าไม่มีสสารมืดนักดาราศาสตร์ Reinhard Genzel และเพื่อนร่วมงานรายงานออนไลน์ในวันที่ 15 มีนาคมในNature หากได้รับการยืนยัน ผลที่ได้อาจทำให้นักดาราศาสตร์พิจารณาบทบาทของสสารมืดในวิวัฒนาการดาราจักรในยุคแรก และอาจให้เบาะแสว่าดาราจักรวงรีใกล้เคียงวิวัฒนาการมาอย่างไร
ตรงกันข้ามกับดาราจักรที่อยู่ห่างไกลเหล่านี้
ดาวฤกษ์ที่โคจรรอบนอกทางช้างเผือกและดาราจักรใกล้เคียงอื่น ๆ เคลื่อนที่เร็วเกินไปที่ความเร็วของพวกมันจะเป็นผลมาจากแรงโน้มถ่วงของก๊าซและดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ศูนย์กลางดาราจักรเท่านั้น หากสสารดาราจักรที่มองเห็นได้ฝังอยู่ในเมฆสสารมืดที่มองไม่เห็น แรงโน้มถ่วงจากสสารที่มองไม่เห็นสามารถอธิบายความเร็วของดาวฤกษ์ที่สูงได้ การใช้ความเร็วการโคจรของดาวฤกษ์ในกาแลคซีใกล้เคียงเป็นข้อมูลอ้างอิง นักดาราศาสตร์คาดว่าดาวในดาราจักรที่อยู่ไกลออกไปจะมีพฤติกรรมคล้ายคลึงกัน “กลายเป็นว่าไม่เป็นเช่นนั้น” ผู้เขียนร่วมการศึกษา Stijn Wuyts จากมหาวิทยาลัย Bath ในอังกฤษกล่าว
แผนภาพความเร็วของดาวฤกษ์ที่สัมพันธ์กับระยะห่างจากศูนย์กลางดาราจักรเรียกว่าเส้นโค้งการหมุนของดาราจักร ในรายงานฉบับใหม่ (และบทความอื่นๆ ที่โพสต์ทางออนไลน์ที่ arXiv.org) ทีมงานได้นำเสนอเส้นโค้งการหมุนที่วัดด้วยกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มากในชิลีสำหรับดาราจักรที่อยู่ห่างไกลมากกว่า 100 แห่ง ซึ่งบางส่วนมองว่าอยู่ห่างจากบิ๊กแบงเพียงไม่กี่พันล้านปี 13.8 พันล้านปีก่อน
เมื่อความเร็วของดาวฤกษ์ลดน้อยลงเมื่อดวงดาวอยู่ห่างจากศูนย์กลางดาราจักรของพวกมันมากขึ้น กล่าวกันว่าเส้นโค้งการโคจรนั้นตกลงไปตามระยะทาง Genzel จากสถาบัน Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics ในเมือง Garching ประเทศเยอรมนี กล่าวว่า “ข้อมูลบ่งชี้อย่างชัดเจนว่าเส้นโค้งที่ตกลงมานั้นเป็นเรื่องปกติในประชากรของดาราจักรยุคแรกนี้
ในเอกสาร ผู้เขียนได้ให้คำอธิบายที่เป็นไปได้หลายประการสำหรับเส้นโค้งการหมุนที่ตกลงมา แต่ก็ยังไม่ชัดเจนว่าข้อใดถูกต้อง นักดาราศาสตร์ของ UCLA อลิซ แชปลีย์ ผู้ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษากล่าว ผลที่ได้ “เผยให้เห็นว่าเราไม่เข้าใจรายละเอียดทั้งหมดว่าดิสก์ [กาแล็กซี่] ก่อตัวอย่างไรในเอกภพยุคแรก”
Genzel และเพื่อนร่วมงานแนะนำว่าเส้นโค้งการหมุนจะหลุดออกไปเนื่องจากกระแสก๊าซที่ปั่นป่วนทำให้วัสดุเข้ามาในบริเวณด้านในของดาราจักรที่อยู่ห่างไกลเหล่านี้มากขึ้นเรื่อยๆ ก๊าซจะสะสมอยู่ที่นั่น ในขณะที่สสารมืดถูกทิ้งไว้ที่ชานเมือง การระเบิดของดวงดาวและลมที่ไหลจากหลุมดำอาจดึงสสารมืดออกจากบริเวณด้านในของดาราจักร หรือสสารมืดอาจมีการกระจายในระดับหลายแสนปีแสง ในขณะที่ก๊าซและดาวฤกษ์ในดาราจักรยุคแรกเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์กันในระดับหนึ่งหมื่นปีแสงเท่านั้น Genzel กล่าว ดังนั้นนักดาราศาสตร์จึงสามารถตรวจจับก๊าซได้ แต่ไม่ใช่สสารมืด
“สสารมืดต้องอยู่ที่นั่น” Genzel กล่าว “หากไม่มีมัน ก็ไม่มีกาแลคซี่และไม่มี ‘เรา’ ดังนั้นเราจำเป็นต้องเข้าใจธรรมชาติและการกระจายของมันเพื่ออธิบายสิ่งที่เราเห็นในจักรวาล”
แบบจำลองการก่อตัวของดาราจักรในปัจจุบัน
แนะนำว่าสสารมืดและสสารธรรมดาผสมกันในเอกภพยุคแรก ดังนั้นสสารมืดควรดึงสสารธรรมดา ส่งผลให้เกิดเส้นโค้งการหมุนที่แบน — ไม่ตก — สำหรับกาแลคซีในระยะทางที่ Genzel และเพื่อนร่วมงานสังเกต “เราจำเป็นต้องเข้าใจว่าฟิสิกส์ใดที่จำเป็นสำหรับการจำลองให้ตรงกับข้อสังเกต” แชปลีย์กล่าว
Genzel ตั้งข้อสังเกตว่าวิธีที่ก๊าซและดาวเคลื่อนที่ในกาแลคซีไกลโพ้นนั้นคล้ายคลึงกับวิธีที่ก๊าซและดาวเคลื่อนที่ในดาราจักรวงรีที่อยู่ใกล้เคียง ดังนั้น เขาจึงแนะนำว่า ดาราจักรที่อยู่ห่างไกลที่เป็นกลุ่มก้อนและไม่สม่ำเสมอที่ทีมศึกษาอาจเป็นต้นกำเนิดของดาราจักรวงรีในเอกภพท้องถิ่น
ตราบใดที่ดาวเคราะห์ที่ถูกล็อคไว้กักเก็บน้ำไว้ได้เพียงเล็กน้อย (เพียง 0.001 เปอร์เซ็นต์ของที่พบในมหาสมุทรของโลกในบางกรณี) ก็มีโอกาสที่น้ำของเหลวจะทนอยู่ที่ไหนสักแห่งบนผิวน้ำ การจำลองล่าสุดแนะนำ . Martin Turbet นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาที่ Laboratoire Météorologie Dynamique ในปารีส และเพื่อนร่วมงานได้พิจารณาสภาพอากาศที่ เป็นไป ได้สำหรับ Proxima b พวกเขารายงานเมื่อปีที่แล้วในAstronomy & Astrophysicsว่าสำหรับเงื่อนไขช่วงต่าง ๆ – อัตราการหมุนที่แตกต่างกัน, ก๊าซในบรรยากาศมากมายและปริมาณน้ำเริ่มต้น – ดาวเคราะห์สามารถกักเก็บน้ำผิวดินบางส่วนไว้ได้เพียงพอที่จะรักษาช่องที่อาศัยอยู่ได้อย่างน้อยสองสามแห่ง
Haqq-Misra กล่าวว่า “เนื่องจากเป็นโครงร่างที่แตกต่างจากที่เรามีบนโลก วิทยาศาสตร์เกี่ยวกับสภาพอากาศยังมีให้สำรวจอีกมาก” Haqq-Misra กล่าว การพิจารณาดาวเคราะห์แคระ M เนื่องจากไม่สามารถอยู่อาศัยได้โดยสิ้นเชิงนั้นเกิดก่อนกำหนด “มีหลายวิธีที่จะทำให้น้ำของเหลวอยู่บนพื้นผิว”
มองขึ้นไปบนฟ้ามีข้อผิดพลาดอื่น ๆ ที่อาจเกิดขึ้นเช่นกัน เปลวสุริยะกำลังแรง ซึ่งดาวแคระ M บางดวงเป็นที่รู้จัก สามารถทำลายชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ได้ และการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ไม่เห็นด้วยกับความง่ายในการส่งน้ำไปยังดาวเคราะห์หินรอบดาวแคระ M ตั้งแต่แรก
