Diese seltsame Galaxie ist 99,99 Prozent dunkle Materie - - Die Wissenschaften - 2020

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Anonim

Astronomen sagen, die ultradiffuse oder „flauschige“ Dragonfly 44 sollte sich nicht mit so wenigen Sternen zusammenhalten können

Astronomen haben eine Galaxie entdeckt, die so groß ist wie die Milchstraße, die fast ausschließlich aus dunkler Materie besteht, einer geheimnisvollen und unsichtbaren Substanz, die Wissenschaftler seit Jahrzehnten herauszufinden versuchen. Nur ein Hundertstel eines Prozent der Galaxie besteht aus gewöhnlichen, sichtbaren Materie wie Sternen und Planeten. Die anderen 99,99 Prozent des Materials in dieser Galaxie sind nicht zu sehen.

Niemand weiß wirklich, woraus dunkle Materie besteht, aber Wissenschaftler glauben, dass es existiert, weil sie die Auswirkungen der Schwerkraft auf andere Dinge im Weltraum sehen können. Was auch immer es sein mag, etwa 80 Prozent der Masse im Universum besteht aus dunkler Materie.

Diese dunkle Galaxie namens Dragonfly 44 wurde erstmals 2015 durch die Verwendung des Dragonfly Telephoto Array in New Mexico entdeckt. Mit einer Kombination aus acht Teleobjektiven und Kameras kann das Array Objekte im Weltraum betrachten, die nicht hell genug sind, um mit anderen Teleskopen gesehen zu werden. Dunkle Materie und dunkle Energie: Das Geheimnis erklärt

Dragonfly 44 ist eine von 47 ultradiffusen oder "flauschigen" Galaxien, die Pieter van Dokkum von der Yale University und ihre Kollegen im Coma-Cluster gefunden haben, einer Gruppe von mindestens 1.000 Galaxien rund 300 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt. Diese Entfernung ist für ein Teleskop leicht zu erkennen. Das Hubble-Weltraumteleskop kann Milliarden Lichtjahre entfernt sehen. Aber niemand hatte diese Galaxien zuvor im Dunkeln entdeckt. Libelle 44 war eine der größten und hellsten Galaxien, die sie fanden. Sie ist zwar so groß wie die Milchstraße, emittiert jedoch nur etwa 1 Prozent mehr Licht.

Eine kosmische Libelle

Van Dokkum und sein Team erkannten später, dass es etwas sehr Merkwürdiges an Dragonfly 44 gab: eine Galaxie, die sich so groß nicht mit so wenigen Sternen zusammenhalten konnte. Es würde nicht genug Schwerkraft geben und die Sterne würden auseinander driften. Sie vermuteten, dass dunkle Materie dafür verantwortlich war, die Galaxie zusammenzuhalten, und diese spezielle Galaxie schien eine Tonne davon zu enthalten, und so wollten sie genau bestimmen, wie viel.

Um die Menge der dunklen Materie in Dragonfly 44 zu untersuchen, wandte sich das Team an eines der größten Teleskope der Erde, das sich am W. M. Keck-Observatorium in Mauna Kea, Hawaii befindet. Mit dem Deep-Imaging-Multi-Object-Spectrograph (DEIMOS) des Keck-II-Teleskops untersuchten sie die Bewegung der Sterne in der Galaxie.

"Die Bewegungen der Sterne sagen Ihnen, wie viel Materie es gibt", sagte van Dokkum in einer Erklärung. "Es ist ihnen egal, um welche Form es sich handelt, sie sagen Ihnen nur, dass sie da ist. In der Dragonfly-Galaxie bewegen sich die Sterne sehr schnell. Es gab also eine große Diskrepanz: Mit dem Keck-Observatorium fanden wir viel mehr Masse, die durch die Bewegungen der Sterne angezeigt wurde, als die Sterne selbst. “

Mit anderen Worten, van Dokkum und sein Team fanden Hinweise auf weit mehr Masse, als sie tatsächlich sehen konnten. Nur 0,01 Prozent der Galaxie besteht aus gewöhnlicher, sichtbarer Materie: aus Atomen, die Protonen, Neutronen und Elektronen enthalten. Die anderen 99,99 Prozent der Masse von Dragonfly 44 sind jedoch die schwer fassbare dunkle Materie. Von all dem Zeug in dieser Milchstraße können wir fast nichts sehen.

"Dies hat große Auswirkungen auf das Studium der Dunklen Materie", sagte van Dokkum. "Es ist hilfreich, Objekte zu haben, die fast ausschließlich aus dunkler Materie bestehen, so dass wir nicht durch Sterne und all die anderen Dinge, die Galaxien haben, verwirrt werden. Die einzigen derartigen Galaxien, die wir zuvor studieren mussten, waren winzig. Dieser Befund eröffnet ein Ganzes neue Klasse massiver Objekte, die wir studieren können. "

Ein schmutziger Fleck im Weltall

Das Team ging dann zum Gemini-Observatorium, ebenfalls in Mauna Kea, um neue Fotos von Dragonfly 44 zu machen. Mit dem Gemini-Multi-Object-Spektrometer (GMOS) erstellten sie ein Farbbild der Galaxie. Die dunkle, kugelförmige Galaxie sieht auf einem Foto aus dem Weltraum ein bisschen wie ein schmutziger Fleck aus.

Neue Bilder von GMOS zeigten ebenfalls einen Halo aus Sternhaufen, der dem Halo um die Milchstraße ähnelt. Einige Forscher glauben, dass dunkle Materie für helle Lichthöfe um Galaxien verantwortlich sein könnte. Wenn dies der Fall ist, bedeutet dies, dass dunkle Materie möglicherweise nicht vollkommen dunkel ist.

"Letztendlich wollen wir wirklich lernen, was dunkle Materie ist", sagte van Dokkum. "Das Rennen beginnt, massive dunkle Galaxien zu finden, die uns noch näher sind als Dragonfly 44, sodass wir nach schwachen Signalen suchen können, die ein dunkles Materieteilchen enthüllen könnten."

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