Galaxien ohne dunkle Materie verwirren Astronomen

Ein Bild der Galaxie NGC 1052, aufgenommen vom Hubble-Teleskop

Dieses Hubble-Bild fängt eine Reihe von Galaxien ein, die ungewöhnlich sind, weil sie keine dunkle Materie zu haben scheinen.Bildnachweis: NASA/ESA/P. van Dokkum, Yale Univ.

Astronomen glauben, dass Galaxien ohne die Anziehungskraft dunkler Materie nicht entstehen können. Daher wäre eine Spur von Galaxien, die frei von diesem mysteriösen Material sind, ohne offensichtliche Ursache, ein bemerkenswerter Fund. In einer Veröffentlichung in Natur am 18. Mai1, sagen Astronomen, dass sie möglicherweise ein solches System beobachtet haben – eine Reihe von 11 Galaxien, die keine dunkle Materie enthalten, die alle bei derselben alten Kollision entstanden sein könnten. Aber viele ihrer Kollegen sind nicht davon überzeugt, dass die Behauptung viel mehr als eine Hypothese ist.

Diese Art von System könnte verwendet werden, um etwas über die Entstehung von Galaxien und über die Natur der Dunklen Materie selbst zu lernen. „Wenn sich dies als richtig erweist, könnte dies sicherlich aufregend für die Galaxienbildung sein. Die Jury steht jedoch noch aus“, sagt Chervin Laporte, ein Astronom an der Universität von Barcelona in Spanien.

Der Fund konzentriert sich auf zwei Galaxien, die von Pieter van Dokkum an der Yale University in New Haven, Connecticut, und seinen Co-Autoren in den Jahren 2018 und 2019 beschrieben wurden. Ihre Sterne bewegten sich so langsam, dass die Anziehungskraft der Dunklen Materie nicht benötigt wurde, um ihre Umlaufbahnen zu erklären Das Team kam zu dem Schluss, dass die Galaxien keine dunkle Materie enthielten. Der Befund war umstritten, da die Galaxien mit den Namen DF2 und DF4 stabil und anders zu sein schienen als die einzigen anderen bekannten Galaxien ohne dunkle Materie, die neu und kurzlebig sind und in den Armen größerer Galaxien entstanden sind, deren dunkle Materie entfernt wird von einem Nachbarn. Wie sich DF2 und DF4 gebildet haben, war ein Rätsel.

verräterische Spur

In der neuesten Veröffentlichung verbindet das Team von van Dokkum nicht nur die beiden ungewöhnlichen Galaxien, sondern sagt, dass ihre Eigenschaften damit übereinstimmen, dass sie vor acht Milliarden Jahren bei einer Hochgeschwindigkeitskollision entstanden sind, die auch weitere solcher Strukturen hervorgebracht hat. „Diese eine Erklärung erklärt so viele seltsame Dinge über diese Galaxien“, sagt van Dokkum.

Das Team entlehnte sein Szenario aus Simulationen, die ursprünglich erstellt wurden, um einzigartige Merkmale bei größeren Kollisionen zwischen Galaxienhaufen zu erklären. Die Forscher schlagen vor, dass, als zwei Vorläufergalaxien frontal kollidierten, ihre dunkle Materie und Sterne aneinander vorbeigesegelt wären; die dunkle Materie hätte nicht interagiert, und die Sterne wären zu weit voneinander entfernt gewesen, um zu kollidieren. Aber als die dunkle Materie und die Sterne weiterrasten, wäre das Gas im Raum zwischen den Sternen der beiden Galaxien zusammengeprallt, verdichtet und verlangsamt worden und hätte eine Materiespur hinterlassen, die später neue Galaxien ohne dunkle Materie bildete.

Als nächstes suchten die Forscher in der Linie zwischen DF2 und DF4 nach solchen Galaxien. Sie identifizierten zwischen drei und sieben neue Kandidaten für Galaxien ohne dunkle Materie sowie seltsame, schwache Galaxien an beiden Enden, bei denen es sich um dunkle Materie und Sterne handeln könnte, die von den Vorläufergalaxien übrig geblieben sind. „Es starrte einem ins Gesicht, sobald man wusste, wonach man suchen musste“, sagt van Dokkum.

Wenn sich dieses Bild bewahrheitet, könnte es den Astronomen helfen, das Verhalten der Dunklen Materie zu verstehen und mehr über die Umstände zu erfahren, unter denen sich Galaxien bilden können. Eine solche galaktische Kollision könnte auch als „neues Labor“ genutzt werden, um zu verstehen, ob dunkle Materie mit sich selbst interagiert, sagt Go Ogiya, Astronom an der Zhejiang-Universität in Hangzhou, China.

Offene Fragen

Obwohl plausibel, beschreibt van Dokkums Modell nur eine von mehreren Möglichkeiten, wie diese Galaxien entstanden sein könnten, sagt Priyamvada Natarajan, eine Astrophysikerin in Yale, die nicht zu van Dokkums Team gehört. Aber es ist faszinierend und macht vor allem überprüfbare Vorhersagen, sagt sie.

Messungen der genauen Entfernungen und Geschwindigkeiten von Kandidatengalaxien könnten beweisen, dass sie Teil derselben Kette sind und nicht nur zufällig entlang derselben Sichtlinie, sagt Michelle Collins, Astronomin an der University of Surrey in Guildford, Großbritannien. „Ob das eine echte Linie ist oder nicht, ist für mich eine große offene Frage.“

Astronomen müssen auch die Massen der Geistergalaxien an den Enden der Linie – der potenziellen Vorläufergalaxien – messen, um zu testen, ob sie viel dunkle Materie enthalten, wie das Modell vorhersagt, fügt Laporte hinzu.

Andere Frage, ob eine exotische Erklärung benötigt wird. Ignacio Trujillo, ein Astronom am Institut für Astrophysik der Kanarischen Inseln in La Laguna, Spanien, leitet ein Team, das vorschlägt, dass DF2 und DF4 näher an der Erde sind, als van Dokkums Messungen vermuten lassen, und daher mehr dunkle Materie enthalten, als zunächst ersichtlich war .

Astronomen müssen auch eine zuverlässige Simulation sehen, die zeigt, dass das von van Dokkums Team beschriebene Szenario plausibel ist, sagt Mireia Montes, Astronomin am Space Telescope Science Institute in Baltimore, Maryland. „Im Moment gibt es viele Annahmen, aber diese werden durch keine Simulation gestützt“, sagt sie.

Leave a Comment

Your email address will not be published.