Två galaxer med nästan ingen mörk materia funna i Fornaxhopen

Ett team av astronomer har identifierat två spöklika galaxer i Fornaxhopen som verkar innehålla nästan ingen mörk materia, vilket markerar det andra kända fallet av ett sådant tvillingpar och skapar ny spänning för standardmodeller för galaxbildning.

Galaxerna, FCC 224 och FCC 240, ligger i utkanten av Fornaxhopen ungefär 60 miljoner ljusår från jorden. En studie ledd av Maria Luísa Buzzo vid Yale University, uppladdad på preprint-servern arXiv den 22 maj och rapporterad av Phys.org den 9 juni, använde MUSE-instrumentet på Very Large Telescope för att mäta galaxernas interna rörelser.phys+1

Stjärnor som rör sig för långsamt

Båda galaxerna uppvisar extremt låg hastighetsdispersion – deras stjärnor och klotformiga stjärnhopar rör sig så långsamt att gravitationskraften kan förklaras med enbart synlig materia, utan behov av en halo av mörk materia. Deras dynamiska massor inom halvljusradien matchar deras stjärnmassor och faller långt under värden som förväntas för typiska dvärggalaxer.gadgets360+1

Båda är också värdar för ovanligt ljusstarka klotformiga stjärnhopar med en topptung ljusstyrkefunktion, vilket nära matchar egenskaperna hos NGC 1052-DF2 och NGC 1052-DF4, det enda tidigare bekräftade paret av galaxer med brist på mörk materia.phys+1

Testning av "bullet-dwarf"-scenariot

Forskningen undersöker "bullet-dwarf"-hypotesen, som föreslår att när två gasrika dvärggalaxer kolliderar i hög hastighet, passerar deras halor av mörk materia genom varandra medan vanlig materia fysiskt kolliderar, vilket separerar stjärnor från mörk materia och utlöser en intensiv skur av stjärnbildning.phys+1

Till stöd för detta scenario är FCC 224 och FCC 240 nästan lika gamla – cirka 10 miljarder år – och deras klotformiga stjärnhopar delar identisk ålder och metallicitet med värdgalaxernas diffusa stjärnkroppar, vilket tyder på att allt bildades tillsammans i en enda våldsam episod.phys

En skillnad sticker dock ut. Medan DF2 och DF4 är separerade med cirka 240 kiloparsec med ett utsträckt spår av skräp som sträcker sig över två megaparsec, sitter FCC 224 och FCC 240 bara 75 kiloparsec från varandra och driver mot varandra med bara 16 kilometer i sekunden, vilket bildar vad som verkar vara ett kompakt, gravitationsbundet par.phys

Implikationer för kosmologi

Upptäckten av FCC 224 som en galax med brist på mörk materia utanför NGC 1052-gruppen bekräftades först 2025 med hjälp av W.M. Keck Observatory. Den nya studien utökar det arbetet genom att visa att dess följeslagare FCC 240 delar samma säregna egenskaper.keckobservatory

"Sammantaget tyder dessa resultat på att FCC 224 och FCC 240 kan ha bildats i en höghastighetskollision som liknar händelsen som föreslagits för DF2 och DF4," avslutar forskarna. Om det bekräftas skulle fyndet indikera att processen som skapar galaxer utan mörk materia inte är en unik lokal kuriositet, utan ett bredare fenomen – ett som standardkosmologiska simuleringar ännu inte har lyckats reproducera.phys