암흑 물질이 없는 은하계의 수수께끼

IAC와 ULL(University of La Laguna) 세바스티엔 코메론(Sebastién Comerón)의 연구원이 이끄는 과학자 팀은 은하 NGC 1277에 암흑 물질이 포함되어 있지 않다는 사실을 발견했습니다. 거대한 은하(은하의 몇 배 질량을 가짐)가 우주의 이 보이지 않는 구성 요소에 대한 증거를 보여주지 않는 것은 이번이 처음입니다. “이 결과는 암흑 물질을 포함하는 현재 받아들여지는 우주론적 모델과 맞지 않습니다.”라고 Comerón은 설명합니다.

현재의 표준 모델 우주론에서 거대한 은하는 상당한 양의 암흑 물질을 포함하고 있는데, 이 물질은 일반 물질과 같은 방식으로 상호 작용하지 않습니다. 그것의 존재에 대한 유일한 증거는 그것이 별과 근처의 가스에 가하는 강한 중력이며, 이 상호 작용은 관찰 가능합니다.

NGC 1277은 주변 은하와 상호작용을 하지 않은 은하를 의미하는 프로토타입 “유물 은하”로 간주됩니다. 이러한 유형의 은하는 매우 드물며 우주 초기에 형성된 거대한 은하의 잔해로 간주됩니다.

“최초의 은하가 어떻게 형성되었는지 이해하는 데 도움이 되는 유물 은하의 중요성은 우리가 적분장 분광기로 NGC 1277을 관찰하기로 결정한 이유였습니다.”라고 Comerón은 설명합니다. “스펙트럼에서 우리는 약 20,000광년 반경까지 은하계 내의 질량 분포를 해결할 수 있는 운동학 지도를 만들었습니다.”라고 그는 덧붙입니다.

팀은 NGC 1277의 질량 분포가 별의 분포일 뿐이라는 것을 발견했으며, 이로부터 관측 반경 내에서 암흑 물질이 5%를 넘을 수 없다고 추론했습니다.

그러나 현재의 우주 모델은 NGC 1277의 질량을 가진 은하가 암흑 물질의 형태로 적어도 10%의 질량을 가져야 하며 최대 70%는 이 형태로 있어야 한다고 예측합니다. 연구에 참여한 IAC와 ULL의 연구원 Ignacio Trujillo는 “관찰과 우리가 기대하는 것 사이의 불일치는 수수께끼이며 표준 모델에 대한 도전일 수도 있습니다.”라고 말합니다.

이 기사는 NGC 1277에 암흑 물질이 없는 것에 대해 두 가지 가능한 설명을 제안합니다. “하나는 이 은하가 위치한 은하단 내 주변 매질과의 중력 상호 작용이 암흑 물질을 제거했다는 것입니다.”라고 IAC와 ULL의 연구원이자 연구에 참여한 Anna Ferré-Mateu가 말했습니다. “다른 하나는 원시은하 파편의 병합에 의해 은하가 형성될 때 암흑 물질이 시스템에서 쫓겨나서 유물 은하를 낳았다는 것입니다.”

이 연구의 저자들에게 이러한 설명 중 어느 것도 완전히 만족스럽지 못하므로 “암흑 물질 없이 거대한 은하가 어떻게 형성될 수 있는지에 대한 퍼즐은 퍼즐로 남아 있습니다”라고 Comerón은 주장합니다. 미스터리를 계속 연구하기 위해 팀은 La Palma의 Canary Island에 있는 Roque de los Muchachos 천문대에서 William Herschel 망원경(WHT)의 WEAVE 장비로 새로운 관측을 할 계획입니다.

만약 NGC 1277이 암흑 물질을 가지고 있지 않다는 결과가 확인된다면, 암흑 물질에 대한 대체 모델, 즉 중력이 수정되고 은하 내 중력 인력의 대부분이 대규모 중력 법칙의 약간의 변화에 ​​기인한다는 이론에 강한 의문이 제기될 것입니다. Trujillo는 “특정 은하의 암흑 물질은 손실될 수 있지만 수정된 중력 법칙은 보편적이어야 하며 예외가 있을 수 없으므로 암흑 물질이 없는 은하는 암흑 물질에 대한 이러한 유형의 대안에 대한 반박입니다”라고 말합니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/07/230719112630.htm