Jarak Baru Mendukung Ide Galaksi Materi Gelap – tanpa Galaksi – Langit & Teleskop

Pengukuran jarak baru dari dua galaksi aneh di konstelasi Cetus, Paus, mendukung anggapan bahwa mereka hampir tidak memiliki materi gelap – benda misterius yang menyusun 85% dari semua massa gravitasi di alam semesta. Para astronom bingung menjelaskan tidak adanya materi gelap di kedua sistem tersebut.

Gambar survei yang diambil dengan Dragonfly Telephoto Array menunjukkan objek dalam bidang galaksi elips NGC 1052 (tengah). Di antara objek tersebut adalah DF2 (kiri bawah) dan DF4 (kanan atas); keduanya adalah galaksi yang kekurangan materi gelap yang memiliki ukuran, luminositas, morfologi, populasi kluster globular, dan kecepatan dispersi yang serupa.
P. van Dokkum (Universitas Yale) / STScI / ACS

NGC 1052-DF2 dan -DF4 (dinamai dari Dragonfly Telephoto Array di New Mexico yang mencitrakan objek) adalah contoh utama dari galaksi ultra-difus. Mereka mengandung relatif sedikit bintang yang tersebar dalam volume besar, membuatnya sulit dideteksi. Di langit, dua noda samar itu dekat dengan NGC 1052, anggota terbesar dari kelompok galaksi kecil yang berjarak antara 63 dan 70 juta tahun cahaya.

Jika DF2 dan DF4 berada pada jarak yang sama, pengukuran kecepatan sebaran bintang anggotanya dan gugus bola yang mengorbit menunjukkan massa galaksi total yang sesuai dengan jumlah bintang yang diamati. Hal ini menunjukkan bahwa pecahan materi gelap mereka paling banyak beberapa persen, suatu keanehan dibandingkan dengan kebanyakan galaksi yang massa totalnya didominasi oleh materi gelap. Hal lain yang membingungkan adalah bahwa gugus bola dari dua galaksi ultra-difus sangat bercahaya.

Penemuan awal oleh tim Dragonfly, yang diterbitkan pada 2018 dan 2019, ditantang oleh Ignacio Trujillo (Institut Astrofisika Kepulauan Canary) dan rekan-rekannya. Mereka berpendapat bahwa kedua galaksi itu jauh lebih dekat, sekitar 42 juta tahun cahaya, berdasarkan pengamatan arsip dari bintang-bintang penyusunnya. Dalam hal ini, akan ada “banyak ruang untuk materi gelap”, tulis para peneliti, dan gugus bola akan memiliki luminositas normal.

DF2, galaksi yang tampaknya tidak memiliki materi gelapGambar Teleskop Luar Angkasa Hubble NGC 1052-DF2
Z. Shen dkk. / arXiv

Namun, pengamatan Teleskop Luar Angkasa Hubble yang berdedikasi di DF2 dan DF4 sekarang tampaknya mendukung klaim asli yang dibuat oleh tim Dragonfly. Hubble mencitrakan ribuan bintang raksasa merah di bagian luar kedua galaksi. Bintang raksasa merah paling terang di galaksi mana pun memiliki luminositas yang terdefinisi dengan baik, jadi mengukur kecerahan semu dari “ujung cabang raksasa merah” (TRGB) ini memberikan perkiraan jarak bintang.

Shany Danieli (Universitas Yale) dan rekan-rekannya mempublikasikan hasil awal untuk DF4 tahun lalu di Surat Jurnal Astrofisika. Sebuah tim yang dipimpin oleh Zili Chen (juga di Yale) memposting pengamatan yang lebih dalam terhadap DF2 9 April di server pracetak arXiv. Pengukuran TRGB menunjukkan jarak 65,2 juta tahun cahaya untuk DF4 dan 72,0 juta tahun cahaya untuk DF2. Para peneliti menggambarkan jarak sebagai “pasti”.

Melihat raksasa merah di DF2Zoom in pada DF2 ini menunjukkan bintang raksasa merah yang terselesaikan dengan latar belakang bintang biru yang belum terselesaikan.
Z. Shen dkk. / arXiv

Namun, Trujillo belum yakin. Secara khusus, dia mencatat bahwa Danieli, Chen, dan rekan mereka telah menghilangkan bagian terdalam dari dua galaksi dalam analisis mereka. “Daerah ini mengandung 50% bintang,” katanya. “Mereka seharusnya tidak dibuang begitu saja.” Trujillo juga khawatir pengamatannya tidak cukup dalam untuk secara meyakinkan mengidentifikasi ujung cabang raksasa merah. Selain itu, timnya telah mengklaim penemuan aliran pasang surut bintang yang menjauh dari DF4, menunjukkan interaksi gravitasi dengan galaksi lain, NGC 1035, yang berjarak sekitar 45 juta tahun cahaya.

Jika jarak yang lebih jauh untuk dua galaksi ultra-difus bertahan dalam ujian waktu, para astronom harus menjelaskan bagaimana galaksi bisa kehilangan hampir semua materi gelapnya. Pengukuran kecepatan DF2 dan DF4 bahkan berpotensi menimbulkan masalah bagi MOND (Modifikasi Newtonian Dynamics), yang mencoba menjelaskan materi gelap dengan memperkenalkan deskripsi alternatif tentang gravitasi. Jika MOND benar, setiap galaksi seharusnya bertingkah seolah-olah itu berisi banyak materi gelap.

Ahli teori MOND mencatat bahwa medan gravitasi “MONDian” dari NGC 1052 akan mempengaruhi dinamika DF2 terdekat dengan cara yang kurang lebih tepat untuk menjelaskan pengukuran kecepatan. Namun, hal itu membuat DF4 tidak dapat dijelaskan: Pengamatan Hubble yang baru menunjukkan bahwa DF2 dan DF4 cukup berjauhan satu sama lain, sehingga keduanya tidak dapat terletak di lingkup pengaruh galaksi yang lebih besar.

Dua makalah baru-baru ini “merupakan tambahan yang berguna untuk diskusi jarak jauh menggunakan data yang lebih dalam,” kata kolega Trujillo, Michael Beasley. “Namun, saya yakin mereka bukanlah kata terakhir dalam masalah ini.” Mungkin diperlukan pengamatan di masa depan oleh James Webb Space Telescope untuk menyelesaikan masalah ini untuk selamanya.


Iklan

Post navigation