Astronomer finder ud af, at mørkt stof dominerer over kosmisk tid

I resultater offentliggjort i dag i The Astrofysisk tidsskrift , Astronomer fra University of Texas i Austin rapporterer, at de er faldet over en ekstraordinær galakse, der kan bekræfte en nyligt omstridt teori om mørkt stof.

Mørkt stof er stof, der ikke afgiver noget lys, men kan påvises ved sin tyngdekraft på andet stof. Det blev først opdaget i 1970'erne i undersøgelser af spiralgalakser, hvis ydre områder roterede for hurtigt kun til at blive drevet af de synlige stjerner og gas i disse områder. Astronomer mente, at der må være mere masse, der er uset. Årtiers galakseobservationer har vist, at næsten alle galakser indeholder enorme mængder af dette "mørke stof, " og det, faktisk, der er omkring fem gange så meget mørkt stof, som der er normalt, synligt stof i universet.

Imidlertid, et par nyere undersøgelser har vist, at nogle galakser ikke følger det samme mønster som de galakser, der er rige på mørkt stof, fundet siden 1970'erne. Disse undersøgelser viste, at en håndfuld galakser set for omkring 10 milliarder år siden ikke indeholder den forventede mængde mørkt stof. Dette kunne betyde, at galakser på det tidspunkt ikke havde meget mørkt stof, men fik det senere, på et tidspunkt inden for de seneste 10 milliarder år. Hvis det er tilfældet, det ville udfordre vores grundlæggende forståelse af, hvordan galakser dannes.

Nu UT Austin kandidatstuderende Patrick Drew og hans rådgiver, professor Caitlin Casey, har fundet en meget fjern galakse, der ser ud til at være rig på mørkt stof, nøjagtigt som forventet fra langvarig teori. Fordi denne galakse er 9 milliarder lysår væk, det fortæller os, at nogle galakser allerede indeholder en del mørkt stof i en fjern fortid. Det serendipitøse fund ser ud til at modsige de andre kontroversielle fund af galakser med lidt mørkt stofindhold.

Drews hold studerede denne galakse, mens de brugte Keck-teleskopet på Hawaii til en undersøgelse af de mest ekstreme stjernedannende galakser i universet, de såkaldte "støvede stjernedannende galakser". De havde slet ikke til hensigt at studere mørkt stof – snarere, de søgte at forstå, hvorfor disse galakser producerer så mange stjerner så hurtigt.

Men en af ​​deres galakser overraskede dem, og sendte deres arbejde i en ny retning.

På grund af den tilfældige vinkel, hvormed galaksen DSFG850.95 blev studeret med teleskopet, dataene gav en ekstremt detaljeret registrering af hastigheden af ​​galaksens rotation fra centrum af galaksen hele vejen ud til dens fjerne rækker. Kaldes en "rotationskurve, "Denne måling er lige hvad astronomer bruger til at bestemme mængden af ​​mørkt stof i en galakse.

De viste disse data til Susan Kassin, en kollega ved Space Telescope Science Institute. Kassin, en ekspert i sådanne målinger af rotationskurver, opdagede straks, at de havde fundet noget ekstraordinært:Denne galakse, set for 9 milliarder år siden, indeholder alt det forventede mørke stof, som teorien forudsiger.

Dette er i modsætning til en undersøgelse fra 2017 i Natur der hævdede, at galakser i denne kosmiske epoke, 10 milliarder år siden, "har måske ikke så meget mørkt stof, og at de er fundamentalt forskellige fra galakser i nutidens univers, " sagde Casey. "Galaksen vi fandt er et klart modeksempel på det, hvor det ser ud til at have mørkt stof, der opfører sig på normal vis, som det gør i nutidens univers."

Bundlinjen, Drew siger, at "denne galakse gør, hvad der forventes af galakser som den, og det er den første solide bekræftelse af, at det, der sker i disse galakser i det nuværende univers, er det samme som det, der skete i det tidlige univers."

Drew planlægger at følge op på denne undersøgelse med yderligere studier af galaksen i sit igangværende projekt med ALMA.