Mørkt stof mangler i en galakse langt, langt væk

Galakser og mørkt stof går hånd i hånd; du finder typisk ikke den ene uden den anden. Så da forskere opdagede en galakse, kendt som NGC1052-DF2, der er næsten fuldstændig blottet for tingene, de var chokerede.

"At finde en galakse uden mørkt stof er uventet, fordi dette usynlige, mystisk stof er det mest dominerende aspekt af enhver galakse, "sagde hovedforfatter Pieter van Dokkum fra Yale University." I årtier har vi troede, at galakser starter deres liv som klatter af mørkt stof. Derefter sker alt andet:gas falder ned i de mørke stof -glorier, gassen bliver til stjerner, de bygger langsomt op, så ender du med galakser som Mælkevejen. NGC1052-DF2 udfordrer standardideerne om, hvordan vi tænker, at galakser dannes. "

Forskningen, udgivet i tidsskriftet 29. marts Natur , samlede data fra Gemini North og W. M. Keck Observatories, både på Maunakea, Hawaii, Hubble -rumteleskopet, og andre teleskoper rundt om i verden.

I betragtning af sin store størrelse og svage udseende, astronomer klassificerer NGC1052-DF2 som en ultra-diffus galakse, en relativt ny type galakse, der først blev opdaget i 2015. Ultra-diffuse galakser er overraskende almindelige. Imidlertid, ingen anden galakse af denne type endnu opdaget mangler så meget i mørkt stof.

"NGC1052-DF2 er en underlighed, selv blandt denne usædvanlige klasse af galakser, "sagde Shany Danieli, en kandidatstuderende på Yale University på holdet.

For at kigge endnu dybere ind i denne unikke galakse, holdet brugte Gemini Multi Object Spectrograph (GMOS) til at tage detaljerede billeder af NGC1052-DF2, vurdere dens struktur, og bekræft, at galaksen ikke havde tegn på interaktioner med andre galakser.

"Uden Tvillingebillederne, der dissekerede galaksens morfologi, havde vi manglet kontekst for resten af ​​dataene, "sagde Danieli." Også, Tvillingens bekræftelse af, at NGC1052-DF2 ikke i øjeblikket interagerer med en anden galakse, vil hjælpe os med at besvare spørgsmål om forholdene omkring dens fødsel. "

Van Dokkum og hans team opdagede først NGC1052-DF2 med Dragonfly Telephoto Array, et specialbygget teleskop i New Mexico, som de designet til at finde disse spøgelsesagtige galakser. NGC1052-DF2 stod i skarp kontrast, da der blev foretaget sammenligninger mellem billeder fra Dragonfly Telephoto Array og Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Dragonfly-billederne viser et svagt "klatlignende" objekt, mens SDSS-data afslører en samling af relativt lyse punktlignende kilder.

Ud over Gemini -observationer, for yderligere at vurdere denne inkonsekvens dissekerede teamet lyset fra flere af de lyse kilder i NGC1052-DF2 ved hjælp af Kecks Deep Imaging Multi-Object Spectrograph (DEIMOS) og Low-Resolution Imaging Spectrometer (LRIS), identifikation af 10 kuglehobe. Disse klynger er store kompakte grupper af stjerner, der kredser om den galaktiske kerne.

De spektrale data, der blev indhentet på Keck -teleskoperne, afslørede, at kuglehobberne bevægede sig meget langsommere end forventet. Jo langsommere objekterne i et system bevæger sig, jo mindre masse der er i det system. Holdets beregninger viser, at hele massen i galaksen kan tilskrives stjernernes masse, hvilket betyder, at der næsten ikke er noget mørkt stof i NGC1052-DF2.

"Hvis der overhovedet er noget mørkt stof, det er meget lidt, "forklarede van Dokkum." Stjernerne i galaksen kan stå for hele massen, og der synes ikke at være plads til mørkt stof. "

"Keck er i en meget lille gruppe teleskoper, der endda kunne prøve disse observationer, fordi du har brug for et stort teleskop for at måle disse nøjagtige hastigheder, "tilføjede van Dokkum." Keck har også nogle af de bedste spektrografer i verden til måling af svage genstande. Vi havde mulighed for at kontrollere og sikre, at vi fik det samme resultat inden for usikkerheden, og det gav os tillid til, at vi gjorde tingene rigtigt. "

Teamets resultater viser, at mørkt stof kan adskilles fra galakser. "Denne opdagelse viser, at mørkt stof er virkeligt - det har sin egen separate eksistens bortset fra andre komponenter i galakser, "sagde van Dokkum.

NGC1052-DF2s kuglehobe og atypiske struktur har forvirret astronomer med det formål at bestemme de betingelser, denne galakse dannede under.

"Det er som om du tager en galakse, og du kun har stjernernes glorie og kuglehobe, og det glemte på en eller anden måde at lave alt det andet, "van Dokkum sagde." Der er ingen teori, der forudsagde disse typer galakser. Galaksen er et komplet mysterium, da alt om det er mærkeligt. Hvordan man egentlig går til at danne en af ​​disse ting, er fuldstændig ukendt. "

Imidlertid, forskere har nogle ideer. NGC1052-DF2 ligger omkring 65 millioner lysår væk i en samling af galakser, der domineres af den gigantiske elliptiske galakse NGC 1052. Galakseformation er turbulent og voldsom, og van Dokkum antyder, at væksten af ​​den nye massive galakse for milliarder af år siden måske spillede en rolle i NGC1052-DF2's mangel på mørkt stof.

En anden idé er, at en katastrofal hændelse i ulige galaksen, såsom fødslen af ​​utallige massive stjerner, fejet al gas og mørkt stof ud, standsning af stjernedannelse.

Disse muligheder er spekulative, imidlertid, og forklar ikke alle egenskaberne ved den observerede galakse, tilføjer forskerne.

Teamet fortsætter jagten på mere galakser, der mangler mørke sager. De analyserer Hubble -billeder af 23 andre diffuse galakser. Tre af dem ser ud til at dele ligheder med NGC1052-DF2, som van Dokkum planlægger at følge op på i de kommende måneder på Keck Observatory.

"Hver galakse, vi kendte til før, har mørkt stof, og de falder alle i velkendte kategorier som spiral- eller elliptiske galakser, sagde van Dokkum. ”Men hvad ville du få, hvis der slet ikke var mørkt stof? Måske er det det, du får. "