plads

I de to galakser fandt man ikke mørkt materiale. Hvad sker der

Ligesom en krusning i en dam viser,at nogen smed en sten, løb en vandmåler eller hoppede en frø, forekomsten af ​​et mystisk stof - mørkt stof - bestemmes af dens store indflydelse på rummet. Astronomer kan ikke observere det direkte, men tyngdekraften i mørke materiel bestemmer galaksernes fødsel, form og bevægelse. Dette gør opdagelsen af ​​sidste år ganske uventet: i en mærkelig, diffus galakse blev der slet ikke fundet noget mørkt stof. Tror det er alt? Som om ikke det.

Galakser uden mørk stof

Nogle forskere har hilst velkommen denne opdagelse. Andre udtrykte deres tvivl og kritiserede måling af galakseafstanden og bevægelsen. Stakes er høje: hvis der virkelig ikke er nok mørkt materiale i denne galakse, bekræfter dette paradoksalt eksistensen af ​​dette stof.

Og så købte det oprindelige holdyderligere beviser til støtte for dets oprindelige opdagelse. Derudover blev en anden galakse med lignende symptomer opdaget. Hvor der plejede at være en ultradiffus galakse fri for mørkt materiale (ved første øjekast), nu er der to.

"Et objekt kan altid skrives af som en enhjørning,men så snart du finder to enhjørninger, begynder du at tænke på eventuel forekomst af enhjørninger ", siger Michael Boylan-Kolchin, en astronom ved University of Texas i Austin, der ikke deltog i denne undersøgelse. "Og så begynder du at tænke på, hvor de kommer fra, hvad deres egenskaber er, og hvor almindelige de er."

Leder efter enhjørninger

De to galakser af interesse for os er meget svage oger langt fra Jorden: Fotoner fra deres stjerneklynger begyndte at rejse mod vores planet i de sidste dage af dinosaurerne, omkring 65 millioner år siden. Den første galakse NGC 1052-DF2 er omkring Vækstens størrelse, men indeholder 100 gange mindre stjerner. Den nye galakse NGC 1052-DF4 er placeret i samme del af himlen og er omtrent det samme i størrelse og masse.

I marts sidste år ledede forskere af ShaniDaniel og Peter van Dokkum fra Yale University offentliggjorde en undersøgelse, der vurderede størrelsen af ​​NGC 1052-DF2, observere sit stjernelys, samt bevægelser af stjerneklynger, der omgiver det. Hvis NGC 1052-DF2 indeholdt så meget mørkt materiale som astronomer normalt forventer af det, ville mørkt materiale øge omløbshastigheden af ​​disse stjernefænomener. Men de bevæger sig trægt, hvilket tyder på, at mørkt stof mangler. Kritikere hævder, at hastigheden af ​​disse stjerneklynger blev fejlagtigt beregnet - og selvom deres beregninger var korrekte, var stikprøvestørrelsen på kun 10 stjerneklynger for beskedne til pålideligt at bestemme mørkstofreserver i NGC 1052-DF2.

I oktober besluttede Danieli at tackle dette problem,ved hjælp af en anden teknik. Hun tog Keck Cosmic Web Imager, et nyt instrument, der for nylig blev installeret bag det kæmpe Keck-teleskop på Hawaii, et 10 meter primært spejl. Denne enhed kan måle lys fra ekstremt svage genstande med ekstremt høj opløsning, hvilket gør det til et ideelt værktøj til at studere ultradiffusionsgalakser, såsom NGC 1052-DF2. Dette værktøj var så godt, at Daniel ikke længere behøvede at studere stjerneklyngenes bevægelser for at bestemme galakslens masse. I stedet kunne den få masse direkte ved direkte at bruge galakslens stjernelys.

Med hensyn til information indeholder starlighten masse af hende Ved at adskille lyset i dets bestanddele (dette kaldes spektroskopi), kan forskere bestemme stjernens sammensætning, dets alder, bevægelsesretningen i rum og hastighed. De fleste af disse oplysninger transmitteres i form af spektrale linjer - lineære elementer indlejret i stjernens spektrum på grund af stråling eller absorption af forskellige kemiske elementer. Keck-værktøjet målte et spektrum på omkring 10 millioner stjerner i en DF2-galakse. Størrelsen af ​​spredningen mellem de hurtigste og langsomste stjerner i galaksen giver en ide om, hvor meget materiel interagerer med dem. Jo større sagen - mørk eller noget andet - jo større variation i stjernernes hastigheder.

"Til vores egen overraskelse måles viyderst snævre spektrale linjer, der giver meget lidt plads til en større masse end den masse, som stjernerne indfører i galaksen, "siger Daniel. Mørket materiale er simpelthen ikke noget sted.

I mellemtiden er Eric Emcell fra Det Europæiske Sydobservatorier og kollegaer udforskede galaksen med det meget store teleskop i den chilenske atacama ørken. De opdagede også en lav hastighedsdispersion, der understøtter det fraværende mørke materie scenario.

Nicholas Martin, astronom fra StrasbourgUniversitetet i Frankrig, var en af ​​kritikerne af den oprindelige artikel. I et efterfølgende papir udgivet sidste år hævdede han, at det var for svært at estimere massen af ​​DF2-galaksen baseret på bevægelserne i den omgivende stjerneklynge. Men Martin siger, at han var beroliget af de seneste resultater af Daniel og Emsell.

"Dette blev gjort muligt af de nye enheder,der ankom til de største teleskoper på planeten. Og ærligt, for et år siden var det ikke klart for mig, at dette ville være muligt. For et år siden var jeg ikke klar til at sige, at dette system nødvendigvis nødvendigvis ville være underligt, for det forekom mig, at disse målinger ikke var fuldt understøttet af data. Men nu, når der er to forskellige hold, der målte hastighedsintervallet for stjernerne selv, synes jeg det var klart, at der er en mærkelig ting. "

Resultaterne af Daniens arbejde blev præsenteret på en mørk materielkonference ved Princeton University og vil blive offentliggjort i Astrophysical Journal Letters.

Generelt tyder hendes forskning på, at der er en hel klasse galakser så fattige i mørkt stof.

På jagt efter manglende sagen

Nogle astronomer er forbløffet over hvordanSådanne galakser kunne dannes, og hvor mørkt materiale gik. Boylan Kolchin siger, at en af ​​mulighederne er gravitationstræk af den nærliggende, meget større galakse, adskilt fra mørkt stof. Eller DF2 og DF4 kan ikke være galakser overhovedet, men beskedne samlinger af stjerner forklædt som galakser; i dette tilfælde kan disse isolerede grupper af stjerner dannes fra kolliderende gasstråler, der kommer fra et andet sted. Eller der kan være endnu mere kedelige scenarier, for eksempel orienteringen af ​​galakser i forhold til Jorden, hvilket negativt påvirker opnåelsen af ​​nøjagtige spektrale målinger af deres bevægelser.

Én ting er sikkert: Hvis der ikke er nogen tyngende tvivl, viser manglen på mørk stof i galakser overbevisende, at sagen er adskilt fra stjerner, gas, støv og andet almindeligt stof. Og dette vil igen styrke argumentet til fordel for eksistensen af ​​mørkt stof.

Hidtil har ingen fundet nøjagtigtmørkt stof, på trods af årtier med aktiv søgning. Manglende beviser fik nogle astrofysikere til at lede efter alternative måder at model galakser på og styre deres bevægelse gennem fremkomsten af ​​hypoteser som "emergent gravity" og "modified newtonian dynamics". Proponenter for disse hypoteser hævder, at de fleste astronomer mener, at mørkt materiale kan være et fænomen, der opstår fra fysikken, som vi ikke fuldt ud forstår. Men i dette tilfælde vil disse mærkelige galakser tale for det faktum, at alternativerne er forkerte, og at det mørke stof faktisk kan være årsagen.

Nå, vent og se. Glem ikke at abonnere på vores nyhedsfeed for at se det mørke stof først.