Mørkt stof bremser omdrejningen af ​​Mælkevejenes galaktiske bar

Spinden af ​​Mælkevejens galaktiske bar, som består af milliarder af klyngede stjerner, er aftaget med omkring en fjerdedel siden dannelsen, ifølge en ny undersøgelse foretaget af forskere ved University College London (UCL) og University of Oxford.

I 30 år, astrofysikere har forudsagt en sådan afmatning, men det er første gang, det er blevet målt.

Forskerne siger, at det giver en ny type indsigt i mørkt stofs natur, der fungerer som en modvægt, der bremser spindet.

I undersøgelsen, offentliggjort i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society , forskere analyserede Gaia rumteleskopobservationer af en stor gruppe stjerner, Hercules-strømmen, som er i resonans med bjælken - dvs. de kredser rundt om galaksen i samme hastighed som stangens spin.

Disse stjerner er gravitationsmæssigt fanget af den roterende stang. Det samme fænomen opstår med Jupiters trojanske og græske asteroider, som kredser om Jupiters Lagrange-punkter (foran og bag Jupiter). Hvis stangens spin bliver langsommere, disse stjerner forventes at bevæge sig længere ude i galaksen, holde deres omløbsperiode matchet med stangens spin.

Forskerne fandt ud af, at stjernerne i strømmen bærer et kemisk fingeraftryk - de er rigere på tungere grundstoffer (kaldet metaller i astronomi), beviser, at de er rejst væk fra det galaktiske centrum, hvor stjerner og stjernedannende gas er omkring 10 gange så rige på metaller sammenlignet med den ydre galakse.

Ved at bruge disse data, holdet udledte, at stangen – der består af milliarder af stjerner og billioner af solmasser – havde bremset dens spin med mindst 24 %, siden den først blev dannet.

Medforfatter Dr. Ralph Schoenrich (UCL Physics &Astronomy) sagde, "Astrofysikere har længe haft mistanke om, at den roterende stang i midten af ​​vores galakse er ved at blive langsommere, men vi har fundet det første bevis på, at dette sker.

"Modvægten, der bremser dette spin, må være mørkt stof. Indtil nu, vi har kun været i stand til at udlede mørkt stof ved at kortlægge galaksers gravitationspotentiale og trække bidraget fra synligt stof.

"Vores forskning giver en ny type måling af mørkt stof - ikke af dets gravitationsenergi, men af ​​dens inertimasse (den dynamiske respons), hvilket bremser stangens spin."

Medforfatter og ph.d. studerende Rimpei Chiba, fra University of Oxford, sagde, "Vores fund tilbyder et fascinerende perspektiv til at begrænse naturen af ​​mørkt stof, da forskellige modeller vil ændre dette inertitræk på den galaktiske stang.

"Vores fund udgør også et stort problem for alternative gravitationsteorier - da de mangler mørkt stof i glorien, de forudsiger ingen eller væsentligt for lidt sænkning af stangen."

Mælkevejen, ligesom andre galakser, menes at være indlejret i en "halo" af mørkt stof, der strækker sig langt ud over dens synlige kant.

Mørkt stof er usynligt, og dets natur er ukendt, men dets eksistens udledes af galakser, der opfører sig, som om de var indhyllet i betydeligt mere masse, end vi kan se. Der menes at være omkring fem gange så meget mørkt stof i universet som almindeligt, synligt stof.

Alternative gravitationsteorier som modificeret newtonsk dynamik afviser ideen om mørkt stof, forsøger i stedet at forklare uoverensstemmelser ved at justere Einsteins generelle relativitetsteori.

Mælkevejen er en spærret spiralgalakse, med en tyk bjælke af stjerner i midten og spiralarme, der strækker sig gennem skiven uden for stangen. Baren roterer i samme retning som galaksen.