Dunkle Materie ... Wenn sie nicht gesehen werden kann, woher wissen wir dann, dass sie dort ist? Ohne die Auswirkungen der Schwerkraft würden wir das nicht tun. Aber wie es sich verhält und wie es in einem der größten kosmischen Kryptogramme von allen verteilt ist. Selbst bei neuen Forschungen scheint es mehr Fragen als Antworten zu geben!
"Nach Abschluss dieser Studie wissen wir weniger über dunkle Materie als zuvor", sagte der Hauptautor Matt Walker, Hubble Fellow am Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
Es ist allgemein anerkannt, dass unser Universum überwiegend aus dunkler Materie und dunkler Energie besteht. Von den ersteren werden es als "kalte", stattliche exotische Teilchen angesehen, die durch Gravitation verschmelzen. Während sie sich entwickeln, ziehen diese „Klumpen“ der dunklen Materie dann „normale“ Materie an, die heutige Galaxienstrukturen bildet. Durch Computermodellierung haben Astronomen diesen Wachstumsprozess simuliert, was zu dem Schluss führt, dass galaktische Zentren dicht mit dunkler Materie sein sollten. Diese Modelle stimmen jedoch nicht mit den Ergebnissen überein. Durch die Messung von zwei Zwerggalaxien haben Wissenschaftler stattdessen eine gleichmäßige Verteilung gefunden.
„Unsere Messungen widersprechen einer grundlegenden Vorhersage über die Struktur kalter dunkler Materie in Zwerggalaxien. Solange oder bis Theoretiker diese Vorhersage nicht ändern können, stimmt kalte dunkle Materie nicht mit unseren Beobachtungsdaten überein “, erklärte Walker.
Warum einen Zwerg statt einer Spirale studieren? In diesem Fall ist die Zwerggalaxie aufgrund ihrer Zusammensetzung ein perfekter Kandidat - 99% dunkle Materie und 1% Sterne. Walker und sein Co-Autor Jorge Penarrubia (Universität Cambridge, Großbritannien) wählten zwei Vertreter in der Nähe - die Zwerge Fornax und Sculptor - für ihre Studie. Im Vergleich zu den geschätzten 400 Milliarden Sternen der Milchstraße beträgt dieses Paar durchschnittlich 10 Millionen. Dies ermöglichte es dem Team, eine umfassende Probe von etwa 1500 bis 2500 Sternen hinsichtlich Ort, Geschwindigkeit und chemischer Grundzusammensetzung zu entnehmen. Aber selbst bei einem reduzierten Betrag ist diese Art der Sternbuchhaltung nicht gerade einfach zu wählen.
"Sterne in einer Zwerggalaxie schwärmen wie Bienen in einem Bienenstock, anstatt sich in schönen, kreisförmigen Bahnen wie eine Spiralgalaxie zu bewegen", erklärte Penarrubia. "Das macht es viel schwieriger, die Verteilung der Dunklen Materie zu bestimmen."
Was das Team fand, war etwas überraschend. Gemäß den Modellierungstechniken sollte dunkle Materie im Kern verklumpt sein. Stattdessen fanden sie es gleichmäßig über eine Entfernung von mehreren hundert Lichtjahren verteilt.
„Wenn eine Zwerggalaxie ein Pfirsich wäre, sagt das kosmologische Standardmodell, dass wir im Zentrum eine Grube aus dunkler Materie finden sollten. Stattdessen sind die ersten beiden Zwerggalaxien, die wir untersucht haben, wie grubenlose Pfirsiche “, sagte Penarrubia.
Es wird angenommen, dass Wechselwirkungen zwischen normaler und dunkler Materie für die Verteilung verantwortlich sein könnten, aber die Computersimulationen sagen, dass es einem Zwerg nicht passieren sollte. Neue Fragen zu neuen Erkenntnissen? Ja. Diese Offenbarung könnte darauf hindeuten, dass dunkle Materie nicht immer „kalt“ ist und dass sie auf unerwartete Weise von normaler Materie beeinflusst werden könnte.
Quelle der Originalgeschichte: Pressemitteilung des Harvard Smithsonian Center for Astrophysics. Zur weiteren Lektüre: Eine Methode zur Messung (Steigung) der Massenprofile von kugelförmigen Zwerggalaxien.
