AGC 114905, mit Sternemission in Blau und neutralem Wasserstoff in Grün. (J. Román und P. Mancera Piña) Eine neue Entdeckung hat das Geheimnis der Galaxien außerhalb 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 des mysteriösen Stoffes finden.
Das Ergebnis wird im veröffentlicht Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society und auf dem Preprint-Server verfügbar arXiv , stützt die Argumente für Galaxien, denen es auf mysteriöse Weise an Dunkler Materie mangelt, obwohl diese für unsere Modelle der galaktischen Entwicklung von entscheidender Bedeutung ist.
„Das ist natürlich das, was wir gedacht und gehofft haben, denn es bestätigt unsere bisherigen Messungen“, sagte der Astronom Pavel Mancera Piña der Universität Groningen und ASTRON in den Niederlanden.
„Aber jetzt bleibt das Problem bestehen, dass die Theorie vorhersagt, dass es in AGC 114905 dunkle Materie geben muss, unsere Beobachtungen jedoch sagen, dass dies nicht der Fall ist.“ Tatsächlich wird der Unterschied zwischen Theorie und Beobachtung immer größer.“
Dunkle Materie ist eines der großen Geheimnisse des Universums. Wir wissen nicht, was es ist, weil wir es nicht direkt nachweisen können, aber wir wissen, dass es da draußen eine gewisse Masse gibt, die eine Reihe von Effekten im Universum verursacht, die nicht durch normale Materie allein erklärt werden können.
Sterne beispielsweise umkreisen ihre Galaxien mit einer höheren Geschwindigkeit, als durch das Gravitationsfeld normaler Materie erklärt werden kann. Eine andere Art ist die Art und Weise, wie sich der Weg des Lichts biegt, wenn es durch massive Gravitationsfelder im intergalaktischen Raum wandert.
Astronomen glauben, dass dunkle Materie bei der Entstehung von Galaxien hilft. Dort ist ein unsichtbares Netz aus dunkler Materie Sie umspannt das Universum und die von ihr erzeugte Schwerkraft trägt dazu bei, dass normale Materie sich zu Galaxien zusammenfügt. Und unseren Modellen zufolge trägt die Dunkle Materie auch dazu bei, dass diese Galaxien zusammenhalten – eine Art kosmisches Bindemittel.
Aber Astronomen haben in den letzten Jahren Hinweise auf Galaxien ohne dunkle Materie gefunden, was im Widerspruch zu unserer Annahme steht, dass das Universum existiert. Als Mancera Piña und seine Kollegen sechs Galaxien fanden, die scheinbar ohne dunkle Materie auskamen, beschrieben in a Papier 2019 , beschlossen sie, genauer hinzusehen.
AGC 114905 ist das, was wir eine ultradiffuse Zwerggalaxie nennen. Es ist ungefähr so groß wie die Milchstraße, aber viel, viel weniger leuchtend und enthält viel weniger Sterne – etwa tausendmal weniger. Da sie so wenig normale Materie enthalten, wird angenommen, dass diese Galaxien durch dunkle Materie zusammengehalten werden.
Deshalb haben die Forscher AGC 114905 mit dem Very Large Array der NRAO in New Mexico genauer unter die Lupe genommen und insgesamt 40 Stunden an Beobachtungsdaten mit einer viel höheren räumlichen Auflösung erhalten. Dann zeichneten sie sehr sorgfältig die Rotationskurve der Galaxie auf – die Umlaufgeschwindigkeit der Objekte in AGC 114905, aufgetragen gegen ihre Entfernung vom galaktischen Zentrum.
Dies ist eine der gebräuchlichsten Methoden zur Berechnung der Menge an Dunkler Materie in einer Galaxie: Objekte, die zu schnell umkreisen, können durch die Zugabe von Dunkler Materie erklärt werden, und die Menge an Dunkler Materie beeinflusst die zusätzliche Umlaufgeschwindigkeit.
Aber die Rotationskurve von AGC 114905 erfordert nicht die Anwesenheit dunkler Materie. Es kann einfach allein durch die Menge an normaler Materie erklärt werden. Das bedeutet, dass die Menge an Dunkler Materie in der Galaxie vernachlässigbar zu sein scheint.
Und das stellt ein Dilemma dar, denn keine der Erklärungen für das Fehlen dunkler Materie scheint zu passen. Eine Erklärung wäre beispielsweise, wenn eine nahe gelegene massereiche Galaxie AGC 114905 ihrer dunklen Materie beraubt hätte, wie es bei einer anderen diffusen Galaxie der Fall zu sein scheint entdeckt, dass es keine dunkle Materie gibt, DF4 .
„Aber es gibt keine“ sagte Mancera Pineapple . „Und im bekanntesten Modell der Galaxienentstehung, dem sogenannten Modell der kalten dunklen Materie, müssten wir extreme Parameterwerte einführen, die weit über dem üblichen Bereich liegen.“ „Außerdem können wir mit der modifizierten Newtonschen Dynamik, einer alternativen Theorie zur kalten dunklen Materie, die Bewegungen des Gases innerhalb der Galaxie nicht reproduzieren.“
In Fälle anderer Galaxien mit ungewöhnliche Mengen dunkler Materie , könnte es sein, dass wir die Entfernungen einfach falsch eingeschätzt haben. Aber die Entfernung zu AGC 114905 sei gut begrenzt, sagten die Forscher.
Forscher räumen ein, dass es möglich ist, dass der geschätzte Beobachtungswinkel nicht stimmt. Das könnte den offensichtlichen Mangel an Dunkler Materie erklären. Aber es müsste um ein Vielfaches daneben liegen, sagten sie.
Darüber hinaus zeigten alle sechs Galaxien aus ihren ersten Untersuchungen bei unterschiedlichen Neigungen ein ähnliches Verhalten. Dies lege nahe, dass das Verhalten nicht auf einen systematischen Fehler zurückzuführen sei, sagten sie. Sie führen derzeit eine detaillierte Nachuntersuchung einer zweiten ultradiffusen Galaxie durch, um der Sache auf den Grund zu gehen.
Sollten sich ihre Ergebnisse bestätigen, könnten sie sehr interessante Auswirkungen auf unser Verständnis der galaktischen Entwicklung haben.
„Wir haben frühere Ergebnisse zur Natur und verblüffenden Dynamik gasreicher ultradiffuser Galaxien gefestigt und klargestellt.“ Dennoch bleiben ihr Ursprung und ihre genauen Evolutionswege weitgehend ein Rätsel“, schrieben die Forscher in ihrer Arbeit .
Die vorliegende Arbeit hat auch gezeigt, dass gasreiche ultradiffuse Galaxien eine vielversprechende Population für die Untersuchung dunkler Materie sind, da sie möglicherweise verräterische Hinweise zum Verständnis ihrer Natur liefern können.“
Die Forschung soll im erscheinen Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society und ist verfügbar unter arXiv .