Yale-team finner tredje galakse uten mørk materie

Et team av astronomer ledet av Yale har bekreftet at en svak dverggalakse 67 millioner lysår fra jorden ikke inneholder mørk materie, noe som gjør den til den tredje slike galaksen som er funnet langs en uvanlig lineær sti – og tilbyr noe av det sterkeste beviset så langt på at mørk materie er et fysisk stoff som kan skilles fra vanlig materie.

En kosmisk sti ulik alle andre

Galaksen, NGC 1052-DF9, slutter seg til to tidligere identifiserte galakser med mangel på mørk materie, DF2 og DF4, som ble oppdaget i 2018 og 2019. Alle tre ligger på en rett linje med syv andre galakser i NGC 1052-feltet, en formasjon som aldri før er observert, ifølge en studie publisert i The Astrophysical Journal.arXiv.org+1

«En rekke galakser som mangler mørk materie har aldri blitt sett før,» sa Michael Keim, en doktorgradsstudent i astrofysikk ved Yale og studiens førsteforfatter. «Oppdagelsen gir noen av de sterkeste bevisene hittil på at disse galaksene ble dannet gjennom en ekstrem og tidligere usett prosess, og tilbyr et sjeldent nytt vindu inn i selve naturen til mørk materie.»news.yale

Ved å bruke Keck Cosmic Web Imager ved W. M. Keck Observatory på Maunakea, Hawaii, målte forskerne bevegelsene til stjerner i DF9 for å bestemme dens totale masse. De fant en stjerne-hastighetsdispersjon på omtrent 6,5 kilometer i sekundet – konsistent med gravitasjonstrekket fra kun synlig materie, estimert til omtrent 140 millioner solmasser. Hvis DF9 hadde et typisk halo av mørk materie, ville massen oversteget 10 milliarder soler, og hastighetsdispersjonen ville vært langt høyere.The Machine Herald+2

En «Bullet Dwarf»-kollisjon

Justeringen av de tre galaksene uten mørk materie peker mot en enkelt katastrofal opprinnelse. I «Bullet Dwarf»-kollisjonsscenarioet krasjer to galakser inn i hverandre i ekstrem hastighet, og stripper gass bort fra deres haloer av mørk materie. Den frigjorte gassen kondenserer deretter til nye galakser langs en lineær sti – galakser født uten stillaset av mørk materie som vanligvis holder slike strukturer sammen.universetoday+1

DF9 hadde tidligere blitt feilidentifisert som et supermassivt sort hull før Keim flagget den for dypere analyse under sitt doktorgradsarbeid med Pieter van Dokkum, Yale-astronomen som først rapporterte om underskuddet av mørk materie i DF2.physics.yale.edu+1

Hvorfor manglende mørk materie beviser at mørk materie eksisterer

Kontraintuitivt er galakser som mangler mørk materie blant de sterkeste argumentene for at mørk materie er ekte. Hvis mørk materie bare var et artefakt av modifisert gravitasjon, som noen alternative teorier foreslår, kunne den ikke blitt fysisk strippet bort fra en galakse. Det faktum at DF2, DF4 og nå DF9 viser stjernebevegelser som kun er konsistente med deres synlige masse, antyder at mørk materie er et distinkt stoff som kan skilles fra vanlig materie gjennom energiske kollisjoner.The Machine Herald+1

«Dette systemet viser at stjerner og galakser kan dannes utenfor 'haloer' av mørk materie i ekstreme hendelser, og indikerer at mørk materie er et fysisk stoff som kan handle uavhengig av vanlig materie eller gass, noe som utfordrer alternative teorier om at mørk materie er gravitasjon,» sa Keim.news.yale