Eine neue Studie des Spitzer-Weltraumteleskops der NASA legt nahe, dass sich Galaxien in Klumpen dunkler Materie bilden. Diese neue Spitzer-Umfrage ergab, dass die Menge an dunkler Materie, die entfernte Galaxien umgibt, überraschend konstant ist.
Beginnen Sie mit viel, viel dunkler Materie und rühren Sie dann Gas ein. Lassen Sie die Mischung eine Weile ruhen, und eine Galaxie sollte aus dem Teig aufsteigen.
Dieses einfache Rezept zum Backen von Galaxien kann nicht zu Hause durchgeführt werden, spiegelt jedoch wider, was Astronomen über die Galaxienbildung lernen. Wie das Backen von Brot mit Hefe ist eine mysteriöse Substanz im Universum, die Dunkle Materie genannt wird, erforderlich, damit eine Galaxie wachsen kann.
Eine neue Studie des Spitzer-Weltraumteleskops der NASA verfeinert nun das, was über diesen wesentlichen Bestandteil von Galaxien bekannt ist. Dies legt nahe, dass nicht nur dunkle Materie notwendig ist, sondern auch eine Mindestmenge des Materials vorhanden sein muss, bevor sich eine Galaxie bilden kann. Weniger würde keine Galaxie bedeuten - das kosmische Äquivalent eines ausgefallenen Brotlaibs.
"Galaxien werden in riesigen Klumpen dunkler Materie geboren", sagte Dr. Duncan Farrah von der Cornell University, Ithaca, NY. "Wir stellen fest, dass diese Klumpen von Galaxie zu Galaxie eine bemerkenswert gleichmäßige Größe zu haben scheinen." Farrah ist Hauptautor eines Papiers, das diese und andere Ergebnisse in einer kürzlich erschienenen Ausgabe von Astrophysical Journal Letters beschreibt.
Wie der Name schon sagt, sendet dunkle Materie kein Licht aus, sodass kein herkömmliches Teleskop es sehen kann. Sogenannte normale Materie, zu der Pflanzen und Menschen sowie alle Arten von Weltraumobjekten gehören, gibt elektromagnetische Strahlung oder Licht ab. Es gibt ungefähr fünfmal mehr dunkle Materie im Universum als normale Materie.
Dunkle Materie hat jedoch Masse, was bedeutet, dass sie Gravitationsschlepper auf normale Materie ausüben kann.
"Dunkle Materie hat Schwerkraft, daher zieht sie neben" normalem "Gas immer mehr dunkle Materie an", sagte Co-Autor Dr. Jason Surace vom Spitzer Science Center der NASA am California Institute of Technology in Pasadena. "Wir wissen, dass das Gas schließlich zu den Sternen kondensiert, aus denen Galaxien bestehen, aber die Spitzer-Studie legt nahe, dass dies erst geschieht, wenn die dunkle Materie eine kritische Masse erreicht hat."
Farrah und seine Kollegen verwendeten Daten aus der Spitz-Weitwinkel-Infrarot-Extragalaktik-Untersuchung, um Hunderte entfernter Objekte, sogenannte ultraluminöse Infrarotgalaxien, zu untersuchen, die Milliarden von Lichtjahren entfernt liegen. Diese jungen Galaxien sind unglaublich hell und voller staubiger Sternentstehungsaktivitäten.
Zunächst wollten die Forscher besser verstehen, wie sich die jungen Galaxien und die Dunkle Materie entwickeln und zu riesigen Clustern reifer Galaxien aggregieren, die unser heutiges Universum dominieren. "Man könnte denken, dass Galaxien nur zufällig über den Himmel verteilt sind, als würde man eine Handvoll Sand auf den Boden werfen", sagte Farrah. "Aber das sind sie nicht, und der Grund könnte sein, dass sich die dunklen Materieklumpen um junge Galaxien wie Klebstoff gegenseitig anziehen."
Farrah und seine Kollegen konnten indirekt messen, wie viel „Leim“ der dunklen Materie vorhanden war, indem sie feststellten, wie eng sich die ultraluminösen Infrarotgalaxien zusammenballten. Je enger die Gruppierung, desto dunkler war die Materie. Sie führten diese Berechnung für zwei Galaxienstapel in unterschiedlichen Entfernungen von der Erde durch.
Dann bemerkten sie etwas Seltsames. Für jede Galaxie, die sie untersuchten, egal wie weit entfernt, schien es Klumpen dunkler Materie zu geben, die ungefähr gleich groß waren, was 10 Billionen Sonnenmassen entspricht. Da die Astronomen keine Galaxien gefunden haben, die mit weniger als 10 Billionen Sonnenmassen dunkler Materie gekoppelt sind, glauben sie, dass diese Menge das Minimum sein muss, das für die Bildung einer ultraluminösen Infrarotgalaxie erforderlich ist.
"Diese Klumpen der dunklen Materie könnten wie Samen sein, die diese fernen Galaxien hervorbringen", sagte Surace. "Ähnliche Galaxien in unserem nahe gelegenen Universum bilden sich auf völlig andere Weise. Was wir also lernen, gilt für eine andere Epoche in unserem Universum, weit zurück in der kosmischen Zeit."
Ob andere Arten von Galaxien auf ähnliche Weise entstehen könnten, ist eine ständige Frage in der Astronomie. Frühere Studien zu hochenergetischen Galaxien, die als Quasare bezeichnet werden, haben gezeigt, dass diese Objekte auch eine minimale Masse dunkler Materie benötigen, um zu wachsen. Nur in diesem Fall war der Startteig der Galaxien nicht ganz so dicht, etwa vier bis fünf Billionen Sonnenmassen.
Es scheint, dass Astronomen etwas länger warten müssen, bis das Universum seine bestgehüteten Familienrezepte aufgibt.
Originalquelle: NASA-Pressemitteilung
