Nye Hubble-data forklarer manglende mørkt stof

Nye data fra NASA/ESA Hubble-rumteleskopet giver yderligere beviser for tidevandsafbrydelse i galaksen NGC 1052-DF4. Dette resultat forklarer en tidligere opdagelse af, at denne galakse mangler det meste af sit mørke stof. Ved at studere galaksens lys og kuglehobefordeling, astronomer har konkluderet, at tyngdekraften i nabogalaksen NGC 1035 fjernede det mørke stof fra NGC 1052-DF4 og nu river galaksen fra hinanden.

I 2018 afslørede et internationalt hold af forskere, der brugte NASA/ESA Hubble Space Telescope og adskillige andre observatorier, for første gang, en galakse i vores kosmiske kvarter, der mangler det meste af sit mørke stof. Denne opdagelse af galaksen NGC 1052-DF2 var en overraskelse for astronomer, som det blev forstået, at mørkt stof (DM) er en nøglebestanddel i nuværende modeller for galaksedannelse og evolution. Faktisk, uden tilstedeværelse af DM, urgassen ville mangle nok tyngdekraft til at begynde at kollapse og danne nye galakser. Et år senere, en anden galakse, der savner mørkt stof, blev opdaget, NGC 1052-DF4, hvilket yderligere udløste intense debatter blandt astronomer om arten af ​​disse objekter.

Nu, nye Hubble-data er blevet brugt til at forklare årsagen bag det manglende mørke stof i NGC 1052-DF4, som bor 45 millioner lysår væk. Mireia Montes fra University of New South Wales i Australien førte et internationalt hold af astronomer til at studere galaksen ved hjælp af dyb optisk billeddannelse. De opdagede, at det manglende mørke stof kan forklares med virkningerne af tidevandsafbrydelse. Tyngdekraften fra den tilstødende massive galakse NGC 1035 river NGC 1052-DF4 fra hinanden. Under denne proces, det mørke stof fjernes, mens stjernerne mærker virkningerne af samspillet med en anden galakse på et senere tidspunkt.

Indtil nu, fjernelse af mørkt stof på denne måde er forblevet skjult for astronomer, da det kun kan observeres ved hjælp af ekstremt dybe billeder, der kan afsløre ekstremt svage træk. "Vi brugte Hubble på to måder til at opdage, at NGC 1052-DF4 oplever en interaktion, " forklarede Montes. "Dette inkluderer at studere galaksens lys og galaksens fordeling af kuglehobe."

Takket være Hubbles høje opløsning, astronomerne kunne identificere galaksens kuglehobe-population. Det 10,4 meter lange Gran Telescopio Canarias (GTC) teleskop og IAC80-teleskopet på De Kanariske Øer, Spanien, blev også brugt til at supplere Hubbles observationer ved yderligere at studere dataene.

"Det er ikke nok bare at bruge meget tid på at observere objektet, men en omhyggelig behandling af dataene er afgørende, " forklarede teammedlem Raúl Infante-Sainz fra Instituto de Astrofísica de Canarias i Spanien. "Det var derfor vigtigt, at vi ikke kun brugte et teleskop/instrument, men flere (både jord- og rumbaserede) til at udføre denne forskning. Med den høje opløsning af Hubble, vi kan identificere kuglehobe, og så opnår vi de fysiske egenskaber med GTC-fotometri."

Kuglehobe menes at dannes i episoder med intens stjernedannelse, der formede galakser. Deres kompakte størrelser og lysstyrke gør dem lette at observere, og de er derfor gode sporere af deres værtsgalakses egenskaber. På denne måde ved at studere og karakterisere den rumlige fordeling af klyngerne i NGC 1052-DF4, astronomer kan udvikle indsigt i selve galaksens nuværende tilstand. Justeringen af ​​disse klynger tyder på, at de bliver "fjernet" fra deres værtsgalakse, og dette understøtter konklusionen om, at tidevandsforstyrrelser forekommer.

Ved at studere galaksens lys, astronomerne fandt også tegn på tidevandshaler, som er dannet af materiale, der bevæger sig væk fra NGC1052-DF4 - dette understøtter yderligere konklusionen om, at dette er en forstyrrelsesbegivenhed. Yderligere analyse konkluderede, at de centrale dele af galaksen forbliver uberørte, og kun ~ 7 % af galaksens stjernemasse er vært i disse tidevandshaler. Det betyder, at mørkt stof, som er mindre koncentreret end stjerner, blev tidligere og fortrinsvis fjernet fra galaksen, og nu begynder den ydre stjernekomponent også at blive strippet.

"Dette resultat er en god indikator for, mens galaksens mørke stof blev fordampet fra systemet, stjernerne begynder først nu at lide under forstyrrelsesmekanismen, " forklarede teammedlem Ignacio Trujillo fra Instituto de Astrofísica de Canarias i Spanien. "Med tiden, NGC1052-DF4 vil blive kannibaliseret af det store system omkring NGC1035, med i det mindste nogle af deres stjerner svævende frit i det dybe rum."

Opdagelsen af ​​beviser, der understøtter tidevandsafbrydelsesmekanismen som forklaringen på galaksens manglende mørke stof, har ikke kun løst en astronomisk gåde, men har også bragt et lettelsens suk til astronomerne. Uden det, videnskabsmænd ville stå over for at skulle revidere vores forståelse af tyngdelovene.

"Denne opdagelse forener eksisterende viden om, hvordan galakser dannes og udvikler sig med den mest gunstige kosmologiske model, " tilføjede Montes.

Disse resultater er blevet offentliggjort i Astrofysisk tidsskrift .