Mörk materia är berggrunden som alla galaxer är förankrade till. Du kan inte få det ena utan det andra. Eller så trodde vi tills astronomer hittade en spöklik galax som inte verkar innehålla några mörk materia. Det är som om universum lurar oss genom att vända fysikens lagar på huvudet - mörk materia borde finnas där, men det är det inte.

Det är en "game changer" galax, astronomer säger, och det är som ingenting vi någonsin har sett förut.

Vi kanske inte kan upptäcka mörk materia, men astronomer burk mäta dess gravitationseffekter som verkar på normal materia. Till exempel, de kan se hur snabbt stjärnorna kryssar runt en galax. När mörk materia är närvarande, att galaxens tyngdkraft kommer att fyllas upp, får sina stjärnor att röra sig snabbare än om bara normal materia fanns.

Men när det gäller NGC1052-DF2, en ultradiffus galax som ligger 65 miljoner ljusår bort, astronomer har funnit att dess stjärnor rör sig på exakt det sätt som skulle förutspås om endast den totala massan av alla synliga saker beaktas. Med andra ord, mörk materia verkar inte utöva sin gravitation på normal materia i den galaxen. Och det är konstigt.

"Att hitta en galax utan mörk materia är oväntat eftersom detta osynliga, mystisk substans är den mest dominerande aspekten av någon galax, "Pieter van Dokkum, från Yale University, sade i ett uttalande. "I årtionden, vi trodde att galaxer startar sitt liv som klumpar av mörk materia. Därefter händer allt annat:gas faller in i halor av mörk materia, gasen förvandlas till stjärnor, de byggs långsamt upp, då hamnar du med galaxer som Vintergatan. NGC1052-DF2 utmanar standardidéerna om hur vi tror att galaxer bildas. "

Ultradiffusa galaxer är märkliga saker i sig, efter att ha upptäckts först 2015 eftersom de är mycket svåra att upptäcka. Dock, det verkar som om denna klass av galaxer är vanlig, men ingen är som NGC1052-DF2.

Galaxen upptäcktes med hjälp av Dragonfly Telephoto Array, ett teleskop i New Mexico som är skräddarsytt för att leta efter dessa svårfångade mål. Sedan, med hjälp av dubbla 10-meters optiska och infraröda teleskop vid W. M. Keck-observatoriet på Mauna Kea på Hawaii, astronomerna pekade ut 10 ljusa klotformiga kluster (stora kompakta grupper av stjärnor som kretsade runt galaxens kärna) och använde spektrala data för att mäta deras rörelser. Dessa kluster befann sig röra sig långsammare än väntat, vilket betyder att det finns mycket mindre massa i den galaxen än vad som kan förutses. Faktiskt, det finns så lite massa att forskarna har kommit till den häpnadsväckande slutsatsen att det finns lite, om någon, mörk materia där.

Uppföljningsobservationer gjordes av Gemini North-teleskopet, även på Mauna Kea, så att galaxens struktur kunde studeras. Med Geminis hjälp, forskarna utesluter att interaktioner med andra galaxer är orsaken till dess konstiga underskott i mörk materia.

"Om det finns någon mörk materia alls, det är väldigt litet, "sa van Dokkum i pressmeddelandet." Stjärnorna i galaxen kan stå för hela massan, och det verkar inte finnas utrymme för mörk materia. "

Detta fynd tycks antyda att mörk materia har "en egen separat existens förutom andra komponenter i galaxer, "tillade han. Och detta gör själva existensen av NGC1052-DF2 till ett mysterium. Om den inte har någon mörk materia, hur utvecklades den till och med till en galax?

I sin studie publicerad i Nature's 29 mars -utgåva, van Dokkums team spekulerar i att någon katastrofal händelse i galaxen kan ha rensat ut all mörk materia och sprängt bort alla stjärnbildande gaser. Alternativt, den närliggande massiva elliptiska galaxen NGC 1052 kan ha spelat en roll i NGC1052-DF2s brist på mörk materia för miljarder år sedan när den genomgick de tidiga och våldsamma utvecklingsstadierna.

Nu, forskarna granskar Hubble -rymdteleskopets observationer av liknande galaxer för att kanske hitta fler som saknar mörk materia. Om de hittar mer, då kan ultra-diffusa och svaga galaxer vara normen om mörk materia inte finns. Och det är en fascinerande utveckling i vår förståelse av hur galaxer utvecklas.

"Varje galax vi kände till tidigare har mörk materia, och de faller alla i välkända kategorier som spiral- eller elliptiska galaxer, "avslutade van Dokkum." Men vad skulle du få om det inte fanns någon mörk materia alls? Kanske är detta vad du skulle få. "

Undrar exakt hur snabbt en stjärna rör sig? Solen zippar längs med måttliga 201 miles (201 kilometer) per sekund, eller 450, 000 miles (724, 204 kilometer) i timmen. Det är ingenting jämfört med hastigheten hos hypervelocity -stjärnor, som kan täcka miljontals miles i timmen.