Ingen spor af mørkt stof glorier

Ifølge standardmodellen for kosmologi er langt de fleste galakser omgivet af en glorie af mørkt stof partikler. Denne glorie er usynlig, men dens masse udøver en stærk tyngdekraft på galakser i nærheden. En ny undersøgelse ledet af University of Bonn (Tyskland) og University of Saint Andrews (Skotland) udfordrer denne opfattelse af universet. Resultaterne tyder på, at dværggalakserne i Jordens næstnærmeste galaksehob – kendt som Fornax-hoben – er fri for sådanne glorier af mørkt stof. Undersøgelsen blev vist i tidsskriftet Monthly Notices of the Royal Astronomical Society .

Dværggalakser er små, svage galakser, der normalt kan findes i galaksehobe eller i nærheden af ​​større galakser. På grund af dette kan de blive påvirket af gravitationseffekterne af deres større ledsagere. "Vi introducerer en innovativ måde at teste standardmodellen på baseret på, hvor meget dværggalakser forstyrres af gravitationelle tidevand fra nærliggende større galakser," sagde Elena Asencio, en Ph.D. studerende ved universitetet i Bonn og hovedforfatteren af ​​historien. Tidevand opstår, når tyngdekraften fra en krop trækker forskelligt på forskellige dele af en anden krop. Disse ligner tidevand på Jorden, som opstår, fordi månen trækker stærkere på den side af Jorden, der vender mod månen.

Fornax-hoben har en rig bestand af dværggalakser. Nylige observationer viser, at nogle af disse dværge virker forvrængede, som om de er blevet forstyrret af klyngemiljøet. "Sådanne forstyrrelser i Fornax-dværgene forventes ikke ifølge standardmodellen," sagde Pavel Kroupa, professor ved universitetet i Bonn og Charles Universitet i Prag. "Dette skyldes, ifølge standardmodellen, at disse dværges glorier af mørkt stof til dels skulle beskytte dem mod tidevand rejst af klyngen."

Forfatterne analyserede det forventede niveau af forstyrrelse af dværgene, som afhænger af deres indre egenskaber og deres afstand til det gravitationskraftige klyngecenter. Galakser med store størrelser men lave stjernemasser og galakser tæt på hobens centrum bliver lettere forstyrret eller ødelagt. De sammenlignede resultaterne med deres observerede niveau af forstyrrelse, som fremgår af fotografier taget af VLT Survey Telescope fra European Southern Observatory.

Elena Asencio siger, at "sammenligningen viste, at hvis man vil forklare observationerne i standardmodellen. Fornax-dværgene burde allerede være ødelagt af tyngdekraften fra klyngecentret, selv når tidevandet, det rejser på en dværg, er fireogtres gange svagere end dværgens egen selvtyngdekraft." Ikke alene er dette kontraintuitivt, sagde hun, det modsiger også tidligere undersøgelser, som fandt ud af, at den ydre kraft, der er nødvendig for at forstyrre en dværggalakse, er omtrent den samme som dværgens selvtyngdekraft.

I modstrid med standardmodellen

Heraf konkluderede forfatterne, at det i standardmodellen ikke er muligt at forklare Fornax-dværgenes observerede morfologier på en selvkonsistent måde. De gentog analysen ved hjælp af Milgromian dynamics (MOND). I stedet for at antage glorier af mørkt stof, der omgiver galakser, foreslår MOND-teorien en korrektion af newtonsk dynamik, hvorved tyngdekraften oplever et boost i regimet med lave accelerationer.

"Vi var ikke sikre på, at dværggalakserne ville være i stand til at overleve det ekstreme miljø i en galaksehob i MOND, på grund af fraværet af beskyttende mørkt stof-haloer i denne model," sagde Dr. Indranil Banik fra University of St. Andrews. "Men vores resultater viser en bemærkelsesværdig overensstemmelse mellem observationer og MOND-forventningerne til niveauet af forstyrrelse af Fornax-dværgene."

"Det er spændende at se, at de data, vi opnåede med VLT-undersøgelsesteleskopet, tillod en så grundig test af kosmologiske modeller," sagde Aku Venhola fra Uleåborg Universitet (Finland) og Steffen Mieske fra European Southern Observatory, medforfattere til undersøgelsen.

Det er ikke første gang, at en undersøgelse, der tester mørkt stofs effekt på galaksernes dynamik og evolution, konkluderede, at observationer er bedre forklaret, når de ikke er omgivet af mørkt stof. "Antallet af publikationer, der viser uforeneligheder mellem observationer og det mørke stof-paradigme, bliver bare ved med at stige hvert år. Det er på tide at begynde at investere flere ressourcer i mere lovende teorier," siger Pavel Kroupa, medlem af de tværfaglige forskningsområder modellering og stof ved universitetet af Bonn.

Dr. Hongsheng Zhao fra University of St Andrews tilføjede, at deres "resultater har store konsekvenser for fundamental fysik. Vi forventer at finde flere forstyrrede dværge i andre klynger, en forudsigelse som andre hold bør verificere." + Udforsk yderligere

Nyt spin på galakserotation redder kontroversiel tyngdekraftsteori