Astronomer observerer effekten af ​​mørkt stof på galaksernes udvikling

Mørkt stof udgør omkring 85 % af alt stof i universet. Selvom almindeligt stof absorberer, reflekterer og udsender lys, kan mørkt stof ikke ses direkte, hvilket gør det vanskeligt at opdage det. Dets eksistens udledes af dets gravitationsvirkninger på synligt stof, det materiale, der danner stjerner, planeter og andre objekter i kosmos.

Galakser består af disse to typer materiale. Det mørke stof er fordelt i glorier, som er enorme strukturer, der omgiver galakser, mens det almindelige stof hovedsageligt er til stede i de centrale områder, hvor de fleste af stjernerne findes.

Traditionelt har observationsstudier af galaktisk evolution fokuseret på almindeligt stofs rolle, selvom det er en ganske lille brøkdel af massen af ​​en galakse. I årtier har der været teoretiske forudsigelser om, hvilken effekt mørkt stof skulle have på galaksernes udvikling. Men på trods af talrige bestræbelser er der ingen klar konsensus om dette.

Nu er det lykkedes forskning ledet af et hold ved IAC at bekræfte, for første gang ved hjælp af observationer, effekten af ​​mørkt stof på galakseudviklingen. Værket er publiceret i tidsskriftet Nature Astronomy .

"Mørkt stof har en indlysende effekt på galakser, fordi vi kan måle det, men effekten på galaksernes udvikling, som vi har fundet, er noget, der var blevet foreslået, selvom vi ikke havde en teknik til at studere det observationelt," forklarer Laura Scholz Díaz, en præ-doktoral forsker ved IAC og første forfatter til artiklen.

For at studere effekten af ​​mørkt stof har holdet koncentreret sig om forskellen mellem stjernernes masse i en galakse og den masse, der kan udledes af dens rotation, kaldet den totale dynamiske masse.

Forskningen viste, at alderen, metalindholdet, morfologien, vinkelmomentet og hastigheden af ​​dannelsen af ​​stjernerne ikke kun afhænger af disse stjerners masse, men også af den samlede masse, og det betyder, at også komponenten mørkt stof inkluderes. som passer til estimaterne for halomassen.

"Vi har set, at i galakser med lige store masser af stjerner opfører deres stjernepopulationer sig forskelligt afhængigt af, om haloen har mere eller mindre mørkt stof, med andre ord, udviklingen af ​​en galakse, fra dens dannelse indtil nutiden er ændret af den glorie, som den er indeholdt i, hvis den har en mere eller mindre massiv glorie, vil udviklingen af ​​galaksen over tid være anderledes, og dette vil afspejle sig i de stjerners egenskaber, som den indeholder," tilføjer Ignacio Martín. Navarro, en IAC-forsker, som er medforfatter til artiklen

I fremtiden planlægger holdet at foretage målinger af stjernepopulationer i forskellige afstande fra galaksens centrum og vise, om denne afhængighed af stjernernes egenskabers mørkstof-halo opretholdes ved alle radier. Et efterfølgende trin i forskningen vil tillade undersøgelsen af ​​forholdet mellem mørkt stof-haloer og universets storskalastruktur.

"Disse mørke stof-haloer er ikke skabt alene, de er forbundet af filamenter, som udgør en del af den store struktur, kaldet det kosmiske net," siger Scholz. "Haloens masse ser ud til at ændre egenskaberne for dens galakse, men den kan være resultatet af den position, hver glorie indtager i det kosmiske net. I de kommende år ønsker vi at se effekten af ​​denne storskalastruktur i kontekst, vi studerer," forklarer hun.

Denne undersøgelse er baseret på 260 galakser i CALIFA (Calar Alto Legacy Integral Field Area), et internationalt projekt, hvor IAC deltager aktivt under koordinering af Jesús Falcón Barroso, en anden medforfatter af artiklen.

"Denne undersøgelse giver spektral information og giver hidtil uset rumlig dækning af galakser," siger han. "Disse galakser blev observeret i en konfiguration med høj opløsning for at opnå detaljerede målinger af deres kinematiske egenskaber, hvilket gjorde det muligt for os at studere stjernernes bevægelser meget præcist og dermed udlede galaksernes samlede masser."

Flere oplysninger: Laura Scholz-Díaz et al., Baryoniske egenskaber for nærliggende galakser på tværs af stjerne-til-total dynamisk masseforhold, Nature Astronomy (2024). DOI:10.1038/s41550-024-02209-8

Leveret af Instituto de Astrofísica de Canarias