To galakser med nesten ingen mørk materie funnet i Fornax-hopen

Et team av astronomer har identifisert to spøkelsesaktige galakser i Fornax-hopen som ser ut til å inneholde nesten ingen mørk materie, noe som markerer det andre kjente tilfellet av et slikt tvillingpar og legger til ny spenning til standardmodeller for galaksedannelse.

Galaksene, FCC 224 og FCC 240, ligger i utkanten av Fornax-hopen omtrent 60 millioner lysår fra jorden. En studie ledet av Maria Luísa Buzzo ved Yale University, lastet opp til preprint-serveren arXiv 22. mai og rapportert av Phys.org 9. juni, brukte MUSE-instrumentet på Very Large Telescope for å måle galaksenes interne bevegelser.phys+1

Stjerner som beveger seg for sakte

Begge galaksene utviser ekstremt lav hastighetsdispersjon – stjernene og kulehopene deres beveger seg så tregt at gravitasjonstrekket kan forklares med synlig materie alene, uten behov for en glorie av mørk materie. Deres dynamiske masser innenfor halvlysradiusen samsvarer med deres stjernemasser, og faller langt under verdiene som forventes for typiske dverggalakser.gadgets360+1

Begge er også vertskap for uvanlig lyse kulehoper med en topptung lysstyrkefunksjon, som tett samsvarer med egenskapene til NGC 1052-DF2 og NGC 1052-DF4, det eneste tidligere bekreftede paret av galakser med mangel på mørk materie.phys+1

Testing av «bullet-dwarf»-scenarioet

Forskningen undersøker «bullet-dwarf»-hypotesen, som foreslår at når to gassrike dverggalakser kolliderer i høy hastighet, passerer glorie-strukturene av mørk materie gjennom hverandre mens vanlig materie fysisk kolliderer, noe som skiller stjerner fra mørk materie og utløser et intenst utbrudd av stjernedannelse.phys+1

Til støtte for dette scenarioet er FCC 224 og FCC 240 nesten like gamle – rundt 10 milliarder år – og kulehopene deres deler identisk alder og metallisitet med vertsgalaksenes diffuse stjernelegemer, noe som tyder på at alt ble dannet sammen i en enkelt voldsom episode.phys

Én forskjell skiller seg imidlertid ut. Mens DF2 og DF4 er skilt med omtrent 240 kiloparsec med et utvidet spor av rusk som strekker seg over to megaparsec, sitter FCC 224 og FCC 240 bare 75 kiloparsec fra hverandre og driver mot hverandre med bare 16 kilometer i sekundet, og danner det som ser ut til å være et kompakt, gravitasjonsbundet par.phys

Implikasjoner for kosmologi

Oppdagelsen av FCC 224 som en galakse med mangel på mørk materie utenfor NGC 1052-gruppen ble først bekreftet i 2025 ved bruk av W.M. Keck Observatory. Den nye studien utvider dette arbeidet ved å vise at følgesvennen FCC 240 deler de samme særegne egenskapene.keckobservatory

«Samlet sett tyder disse resultatene på at FCC 224 og FCC 240 kan ha blitt dannet i en høyhastighetskollisjon som ligner på hendelsen foreslått for DF2 og DF4,» konkluderer forskerne. Hvis det bekreftes, vil funnet indikere at prosessen som skaper galakser uten mørk materie ikke er en unik lokal kuriositet, men et bredere fenomen – et som standard kosmologiske simuleringer ennå ikke har reprodusert.phys