Nye beviser til fordel for mørkt stof:Stængerne i galakser drejer langsommere, end vi troede

En artikel for nylig offentliggjort i Astrofysisk Journal af et team af IAC -forskere viser, at søjler i galakser roterer meget langsommere end tidligere udført.

Hvorfor tror de fleste astronomer på mørkt stof:stof, hvis sammensætning er ukendt, men som ser ud til at udgøre 80 % af galaksernes masse? Konceptet blev opfundet i 1930'erne af Fritz Zwicky, som brugte det til at forklare, hvorfor galakserne i Coma-hoben bevæger sig meget hurtigere, end det kan forklares ud fra deres kendte masser. Det mest afgørende skridt blev taget i 1970'erne af den store Vera Rubin, som viste, at de ydre dele af galakser roterer meget hurtigere, end vi kan forklare ved hjælp af de kombinerede masser af deres stjerner, gas, og støv, og Newtons eller Einsteins tyngdelov. Siden da har astrofysikere taget det som deres standardscenarie, at galakser er omgivet af en glorie af dette mørke stof, som dominerer deres gravitationsfelter. Men ingen har været i stand til at identificere, hvad dette mørke stof er lavet af, på trods af partikelfysikernes bedste indsats. Dette har stimuleret forskerne til at udtænke yderligere tests. En af disse blev foreslået for 20 år siden. Teoretikerne forudsagde, at glorierne burde bremse rotationen af ​​stængerne i galakser. Hvis de spinder langsomt, ville dette være et stærkt bevis på gloriernes virkelighed, men hvis de snurrer hurtigt, ville det rejse tvivl om deres eksistens og dermed rejse tvivl om standardmodellen for moderne kosmologi.

I spiralgalakser, stangens stjerner roterer normalt hurtigere end deres arme på grund af tyngdekraften. Omkring den galaktiske kerne, der er en såkaldt "tærende cirkel", lige store punkter fra centrum af galaksen, hvor stjernerne på stangen og dem på resten af ​​skiven roterer med samme hastighed. Alle disse punkter danner cirklen, og afstanden mellem dem og kernen er "korotationsradius", som videnskabsmand kunne finde takket være observationer. Derefter, de udtænkte en kvantitativ metode til at skelne rotationshastigheden af ​​stængerne. Hvis baren sænker farten, punktet ville gradvist bevæge sig udad på disken. Forudsigelsen sagde, at hvis korotationsradius var placeret i en afstand fra det galaktiske centrum større end 1,4 gange længden af ​​selve stangen, det ville være et bevis på, at stangen ville være blevet bremset af glorie af mørkt stof omkring galaksen.

Det er ikke let at måle korotationsradius, men i løbet af det sidste årti var der foretaget en række målinger, på et par dusin galakser, og værdierne målt for forholdet mellem korotationsradius og stanglængden var næsten alle mindre end 1,4. Disse resultater kastede tvivl om virkeligheden af ​​mørkt stof glorier og syntes at true hele ideen om mørkt stof. Nu, imidlertid, en artikel for nylig offentliggjort i Astrofysisk Journal af et team af IAC-forskere, viser, at søjler i galakser roterer meget langsommere end tidligere værker havde udledt.

For at gøre dette anvendte de først en ny og præcis metode, som de selv har udviklet, til måling af korotationsradier, til over 100 galakser. De foretog også nye og strenge målinger af stængernes længder, og fortsatte med at beregne forholdet. De fleste af dem var faktisk mindre end 1,4, men deres metode tillod dem at sondere dybere. De beregnede også forholdet mellem stangens rotationshastighed og skivens rotationshastighed, og fandt ud af, at mange af barerne, især de længste, roterer ret langsomt, når du bruger skivens rotationshastighed som basisenhed. Dette var forvirrende, fordi disse galakser havde forhold en del mindre end 1,4, og nogle af dem faldt tæt på 1.

"Så vi ledte efter en forklaring," siger Joan Font, "og det eneste, vi kunne finde på, var, at stængerne måske blev længere og bremsede, så forholdet mellem korotationsradius og stanglængde ikke er blevet større, selvom den mørke stof-halo bremser dem." Joan, og hans medforsker John Beckman, besluttede at spørge Inmaculada Martínez, en teoretiker, der forsker ved IAC, at køre et sæt simuleringer for at se, om denne idé ville fungere. Hun havde allerede lavet modeller af, hvordan stænger opfører sig, når galakser udvikler sig, og hun vidste allerede, at barer har en tendens til at vokse længere ved at indarbejde flere stjerner fra disken. "Da jeg brugte en model designet til at se nøje på, hvordan en glorie af mørkt stof påvirker en bar, Jeg fandt ud af, at forholdet kunne blive mindre end 1,4, selv mens stangen blev bremset af haloen", siger denne astrofysiker.

Kombinationen af ​​disse modeller med observationer har "reddet" mørkt stof i galaktiske glorier, siden tidligere simuleringer syntes at nægte dens virkning og generere kontroverser inden for astrofysik. "Nu", siger John Beckman, "Vi har vist, at dette skyldes utilstrækkelige simuleringer, der blev anset for gode. Virkeligheden er, at de stænger, der roterer hurtigt, gør det ret langsomt i praksis".