Eine neue Entdeckung hat das Geheimnis der Galaxien ohne sie vertieft Dunkle Materie.
In einer 250 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie namens AGC 114905 konnten Astronomen selbst nach 40 Stunden detaillierter Beobachtung und anschließender Analyse keine Spur der mysteriösen Objekte finden.
Das Ergebnis wird veröffentlicht in Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society Verfügbar auf dem Prepress-Server arXiv, verstärkt die Argumentation für Galaxien, denen auf mysteriöse Weise dunkle Materie fehlt, obwohl sie für unsere Modelle der galaktischen Evolution von entscheidender Bedeutung ist.
„Das haben wir natürlich gedacht und erhofft, denn es bestätigt unsere bisherigen Messungen“, Der Astronom Pavel Mancera Peña sagte: von der Universität Groningen und Astron in den Niederlanden.
„Aber das Problem ist jetzt, dass die Theorie voraussagt, dass es in AGC 114905 Dunkle Materie geben sollte, aber unsere Beobachtungen sagen, dass es keine Dunkle Materie gibt. Tatsächlich wird der Unterschied zwischen Theorie und Beobachtung immer größer.“
Dunkle Materie ist eines der größten Mysterien des Universums. Wir wissen nicht, was es ist, weil wir es nicht direkt nachweisen können, aber wir wissen, dass es eine Masse gibt, die eine Reihe von Wirkungen im Universum verursacht, die nicht allein durch natürliche Materie erklärt werden können.
Sterne zum Beispiel umkreisen ihre Galaxien mit einer höheren Geschwindigkeit, als dies durch das Gravitationsfeld der gewöhnlichen Materie erklärt werden kann. Die Art und Weise, wie sich der Lichtweg auf seinem Weg durch die immensen Gravitationsfelder des intergalaktischen Raums biegt, ist eine andere.
Astronomen glauben, dass dunkle Materie die Galaxienbildung unterstützt. Es gibt ein Netz unsichtbarer dunkler Materie, das sich über das Universum erstreckt, und die Gravitation, die es erzeugt, hilft gewöhnlicher Materie, sich in Galaxien zu sammeln. Und nach unseren Modellen hilft dunkle Materie diesen Galaxien auch, zusammenzuhalten – eine Art kosmischer Verbindungsfaktor.
Doch entgegen unserem Glauben an die Existenz des Universums haben Astronomen in den letzten Jahren Hinweise auf Galaxien ohne Dunkle Materie gefunden. Als Mancera Peña und Kollegen also sechs Galaxien fanden, die anscheinend keine Dunkle Materie enthielten, wie in a . beschrieben 2019 PapierSie beschlossen, genauer hinzuschauen.
AGC 114905 ist eine hochgradig diffuse Zwerggalaxie. Es ist so groß wie die Milchstraße, aber viel weniger leuchtend und enthält viel weniger Sterne – etwa tausendmal weniger. Da sie sehr wenig natürliche Materie haben, wird angenommen, dass diese Galaxien von dunkler Materie zusammengehalten werden müssen.
Daher haben die Forscher AGC 114905 mit dem Very Large Array von NRAO in New Mexico genauer unter die Lupe genommen und insgesamt 40 Stunden Beobachtungsdaten mit viel höherer räumlicher Auflösung erhalten. Als nächstes zeichneten sie sorgfältig die galaktische Rotationskurve – die Umlaufgeschwindigkeit von Objekten bei AGC 114905, aufgetragen gegen ihre Entfernung vom galaktischen Zentrum.
Dies ist eine der gebräuchlichsten Methoden, um die Menge an Dunkler Materie in einer Galaxie zu berechnen: Objekte in einer sehr schnellen Umlaufbahn können durch Hinzufügen von Dunkler Materie erklärt werden, und die Menge an Dunkler Materie beeinflusst die zusätzliche Umlaufgeschwindigkeit.
Die Spinkurve von AGC 114905 erfordert jedoch nicht die Anwesenheit von Dunkler Materie. Es kann einfach durch die Menge der gewöhnlichen Materie erklärt werden. Dies bedeutet, dass die Menge an Dunkler Materie in der Galaxie vernachlässigbar erscheint.
Dies stellt ein schwieriges Problem dar, da keine der Erklärungen für das Fehlen von Dunkler Materie angemessen zu sein scheint. Eine Erklärung ist zum Beispiel, ob eine nahegelegene massereiche Galaxie AGC 114905 seiner dunklen Materie beraubt hat, wie es im Fall einer anderen diffusen Galaxie, bei der entdeckt wurde, dass sie keine dunkle Materie enthält, DF4, erscheint.
„Aber da ist nichts“, Mancera Peña sagte:. „Und im Rahmen der bekanntesten galaktischen Formation, dem sogenannten Kalten Dunklen-Materie-Modell, werden wir extreme Variablenwerte jenseits des üblichen Bereichs einführen müssen. Außerdem mit Modifizierter Newtonscher Dynamik, einer alternativen Theorie der Kalten Dunklen Materie , können wir die Gasbewegungen innerhalb der Galaxie nicht reproduzieren.“
Bei anderen Galaxien, die abnormale Mengen dunkler Materie enthalten, könnten wir die Entfernungen einfach falsch berechnet haben. Die Forscher sagten, dass die Entfernung zu AGC 114905 gut eingeschränkt ist.
Die Forscher geben zu, dass der geschätzte Beobachtungswinkel möglicherweise falsch ist; Dies könnte den offensichtlichen Mangel an dunkler Materie erklären. Aber sie sagten, aber es sollte mit sehr großem Abstand gestoppt werden.
Darüber hinaus zeigten alle sechs Galaxien aus ihren anfänglichen Studien ein ähnliches Verhalten bei einer Reihe unterschiedlicher Neigungen. Dies deutet darauf hin, dass das Verhalten nicht das Ergebnis systematischer Fehler ist. Sie führen derzeit eine detaillierte Nachverfolgung einer zweiten, sich super ausbreitenden Galaxie durch, um zu versuchen, ihren Grund zu erreichen.
Wenn sie bestätigt werden, könnten ihre Ergebnisse sehr interessante Auswirkungen auf unser Verständnis der galaktischen Evolution haben.
„Wir haben frühere Erkenntnisse über die erstaunliche Natur und Dynamik ultradiffuser, gasreicher Galaxien konsolidiert und illustriert. Ihr Ursprung und ihre genauen Entwicklungspfade bleiben jedoch weitgehend ein Rätsel.“ Die Forscher schrieben in ihrer Arbeit.
Die aktuelle Arbeit hat auch gezeigt, dass gasreiche, ultra-diffuse Galaxien eine vielversprechende Gruppe für das Studium der Dunklen Materie sind, da sie verräterische Hinweise zum Verständnis ihrer Natur liefern können.“
Die Suche soll in erscheinen Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society und erhältlich in arXiv.
