Trods teorier har denne spøgelsesagtige galakse næsten ingen mørke sager

En unik galakse gør sagen til mørkt stof, selvom den har meget lidt af det mystiske stof. Astronomer har fastslået, at galaksen NGC 1052-DF2, eller DF2 for kort, har 400 gange mindre mørkt stof end forventet for et objekt af dens størrelse.



Ud over at give indsigt i, hvordan galakser dannes, hjælper den usædvanlige galakse med at styrke argumentet for eksistensen af ​​mørkt stof, sagde forskere.

Ifølge hovedpapirforfatteren til det nye papir, Pieter van Dokkum, forsker fra Yale University, udfordrer det galaktiske fund standardideen om, hvordan galakser fødes. Mens interaktioner mellem normalt og mørkt stof længe har været betragtet som et centralt element i galaksedannelse, udfordrer manglen på mørkt stof i denne galakse denne antagelse.





'Mørkt stof er tilsyneladende ikke et krav for at danne en galakse,' fortalte van Dokkum til Space.com via e -mail. [Galleri: 65 All-Time Great Galaxy Hits]

Et Hubble-rumteleskopbillede af galaksen NGC 1052-DF2. Fjerne galakser er synlige gennem DF2 på grund af dens mangel på stjerner.



Et Hubble-rumteleskopbillede af galaksen NGC 1052-DF2. Fjerne galakser er synlige gennem DF2 på grund af dens mangel på stjerner.(Billedkredit: P. van Dokkum/R. Abraham/STScI, Space Telescope Science Institute)

Mangel på mørkt stof

Mørkt stof er en form for stof, hvis tilstedeværelse kun kan skelnes gennem dets tyngdekraftsinteraktioner med baryonisk eller 'normalt' stof. Det usynlige stof synes at udgøre cirka 80 procent af universets masse og menes at spille en nøglerolle i galaktisk udvikling.



Det mystiske materiale betragtes som et stillads i universet. Små bidder af mørkt stof klumper sig sammen for at skabe stilladsets knogler, der vokser sig større med tiden. Denne vækst ledsages af dannelsen af ​​stjerner fra galaksenes gas og støv. Ifølge NASA , antages samspillet mellem stjerner og galakser i det mørke stof at have frembragt de galakser, astronomer observerer i dag.

Men DF2 trodser denne idé. Van Dokkum og hans kolleger blev først tiltrukket af den mærkelige galakse af en samling af 10 usædvanligt lyse kompakte objekter, der kredsede omkring den. Ved hjælp af en kombination af lyset fra galakseens stjerner og deres farve målte forskerne, hvor meget normal masse der kunne findes i galaksen. De fandt ud af, at DF2 er på størrelse med Mælkevejen, men har omkring 200 gange færre stjerner.

Massen af ​​de kombinerede stjerner er omkring 200 millioner gange massen af ​​Jordens sol, en enhed kendt som en solmasse. Forskerne brugte derefter bevægelsen af ​​de lyse genstande, klassificeret som kuglehobe , for at beregne den samlede masse i galaksen.

'For en galakse med en stjernemasse på omkring 200 millioner solmasser forventer vi en mørk stofmasse på omkring 80.000 million solmasser, 'sagde van Dokkum. Systemets samlede masse vejede dog på ikke mere end 300 millioner solmasser, betydeligt mindre end forventet.

Hvis mørkt stof er en vigtig ingrediens til dannelse af galakser, hvordan dannede DF2 sig? Forskerne foreslog, at DF2 kunne være en gammel tidevandsdværggalakse, dannet af den gas, der blev kastet ud af andre fusionerende galakser. DF2 ligger ikke langt fra en anden elliptisk galakse, der kunne have doneret materialet i en tidligere fusion, sagde forskerne.

En anden potentiel forklaring er, at vinde, der blæser gennem det interstellare medium, fejede nok gas op til at bygge den usædvanlige galakse, en forklaring, der også blev styrket af DF2s nære nabo. Materiale, der strømmer ind mod nabogalaksen, kunne også have været fragmenteret og være med til at danne det unikke objekt.

'Vi troede, at alle galakser bestod af stjerner, gas og mørkt stof blandet sammen, men med mørkt stof altid dominerende,' Roberto Abraham, medforfatter på undersøgelsen og forsker ved University of Toronto, sagde i en erklæring . 'Nu ser det ud til, at der i det mindste findes nogle galakser med masser af stjerner og gas og næppe noget mørkt stof. Det er ret mærkeligt. '

Forskningen blev offentliggjort online i dag (28. marts) i tidsskriftet Natur .

Roberto Abraham (yderst til venstre) fra University of Toronto, Pieter van Dokkum (yderst til højre) fra Yale University og deres team fra Toronto og Yale-kandidatstuderende poserer med halvdelen af ​​48-linse Dragonfly Telephoto Array i New Mexico.

Roberto Abraham (yderst til venstre) fra University of Toronto, Pieter van Dokkum (yderst til højre) fra Yale University og deres team fra Toronto og Yale-kandidatstuderende poserer med halvdelen af ​​48-linse Dragonfly Telephoto Array i New Mexico.(Billedkredit: University of Toronto)

En gennemsigtig galakse

DF2 ligger omkring 6,5 milliarder lysår fra Mælkevejen, en af ​​flere galakser, der findes i en galaktisk gruppe. Denne galakse er ikke en nylig opdagelse, men dens sværm af usædvanligt lyse kuglehobe fangede forskernes øje, der havde studeret en klasse galakser kendt som ultra-diffuse galakser . Disse svage galakser, som inkluderer DF2, kan være lige så store som Mælkevejen, men lyser kun 1 procent så stærkt.

DF2 ligner ikke meget andre galakser, ifølge erklæringen. I modsætning til spiralgalakser mangler den et tæt centralt område eller signaturens spiralarme. Og i modsætning til elliptiske galakser viser den ingen tegn på en central sort hul . Faktisk er den spøgelsesagtige, gennemsigtige galakse så sparsom, at galakserne bag den er synlige.

Kuglehobe er sfæriske samlinger af stjerner, der kredser om deres forældergalakser som satellitter. De er ret almindelige for galakser; mere end 150 sådanne objekter kredser om Mælkevejen, mens store galakser som den nærliggende Andromeda kan have mere end 500 .

Van Dokkum og Abraham har undersøgt ultra-diffuse galakser ved hjælp af Dragonfly Telephoto Array, et instrument parret designet til at undersøge svage astronomiske objekter. I 2015 brugte holdet Dragonfly til at få øje på en ultra-diffus galakse, der var opbygget næsten fuldstændig af mørkt stof . Det var da de 10 usædvanligt lyse kuglehobe, der kredsede om den tåge DF2, fangede forskernes øjne.

Klyngerne strækker sig i gennemsnit 20 lysår på tværs og lyser langt lysere end andre lignende objekter, selvom de er omkring to gange mindre tætte end deres medklynger. Ifølge van Dokkum 'er de næsten lige så lyse som Omega Centauri, den klareste kuglehob i Mælkevejen.'

På trods af det udgør deres masse hele 3 procent af den samlede masse DF2, cirka 1.000 gange mere end kuglehobe forventes at bidrage.

Et separat papir med detaljer om de 10 kuglehobe er blevet accepteret til offentliggørelse i The Astrophysical Journal Letters. Van Dokkum og hans kolleger sagde, at de har til hensigt at fortsætte med at studere de lyse samlinger nærmere for at bekræfte deres forbindelse til DF2. De vil også fortsætte jagten på andre ultra-diffuse galakser, der kan ligne den usædvanlige mørke-materie-fri galakse.

Forskerne sagde, at de har mistanke om, at galaksens underskud i mørkt stof, de mærkelige lyse klynger og galaksens opsigtsvækkende størrelse er forbundet.

'Det er fornuftigt at tro, at disse usædvanlige aspekter alle hænger sammen,' sagde van Dokkum. 'På dette tidspunkt ved vi dog ikke hvordan.'

Gør sagen til mørkt stof

Undersøgelser af galakser i 1950'erne angav først, at universet indeholdt mere stof, end man kunne måle med det blotte øje. Målinger af galakser og kuglehobers bevægelser har længe antydet, at disse objekter snurrer hurtigere, end der kan redegøres for baseret på målinger af synligt stof.

Ironisk nok, selvom det mangler i mørkt stof, kan DF2 hjælpe med at argumentere for eksistensen af ​​det usynlige materiale. Mens de fleste forskere synes at være enige om, at mørkt stof dominerer universet, findes der alternative forklaringer. Ændret Newtonsk dynamik (MOND) foreslår en ændring af Newtons love for at tage højde for de observerede uoverensstemmelser. Emergent tyngdekraft er en anden idé, der antyder, at rumtid består af små elementer, hvis kollektive bevægelse frembringer tyngdekraften. Parret er det mest dominerende af flere videnskabelige forslag, der argumenterer mod mørkt stof.

'I disse teorier er mørkt stof ikke virkeligt, men en illusion forårsaget af vores manglende kendskab til tyngdekraften på store skalaer,' sagde van Dokkum. 'Hvis det er tilfældet, bør hver galakse vise en mørk stofsignatur - det er ikke noget, du kan tænde eller slukke i disse modeller.'

Indtil opdagelsen af ​​DF2 har det været tilfældet. Men selve eksistensen af ​​en galakse med stort set intet mørkt stof gør, at disse ikke-mørke stof-modeller er forkerte, sagde han.

'Paradoksalt nok er fraværet af mørkt stof i denne galakse bevis på [mørkt stofs] eksistens,' sagde van Dokkum.

Følg Nola Taylor Redd kl @NolaTRedd , Facebook eller Google+ . Følg os på @Spacedotcom , Facebook eller Google+ . Oprindeligt udgivet den Space.com .