FoodPro Preloader

Milky Way's Tiny Satellite Galaxies kan hjelpe til med å løse Dark Matter Mystery


Som galakser går, er dette en gjeng med wimps. De såkalte ultrafargede dvergene er som spøkelsesgalaksier - små wisps mot himmelen som først ble oppdaget mindre enn et tiår siden. Nå er omtrent et dusin funnet som bane vår Melkeveis-galakse, og de hjelper til med å løse en astronomisk gåte som heter problemet med manglende satellitter. Mørk mate

Som galakser går, er dette en gjeng med wimps. De såkalte ultrafargede dvergene er som spøkelsesgalaksier - små wisps mot himmelen som først ble oppdaget mindre enn et tiår siden. Nå er omtrent et dusin funnet som bane vår Melkeveis-galakse, og de hjelper til med å løse en astronomisk gåte som heter problemet med manglende satellitter.

Mørk materie er et immaterielt, usynlig stoff som antas å utgjøre 23 prosent av universet, og modeller antyder at det skal være hjertet i tusenvis av mini-galakser som kretser melkeveien og andre store spiraler. Likevel har bare noen få dusin blitt observert, teller både de ultrafargede dvergene og de ikke-ganske-som-små dverggalaksene. Manglende samsvar mellom hypotese og observasjon har ført til at enkelte fysikere stiller spørsmål om mørke materiemodelleres prediksjon om eksistensen av så mange små galakser. Nå, nye Hubble-romteleskop observasjoner av noen av de minste Milky Way satellitt galakser tilbyr ledetråder om hvor resten av deres søsken kan gjemme seg.

De første ultrafargede dverggalaksene, hvorav noen er så svake at en enkelt lysende gigantisk stjerne kan skinne dem, ble oppdaget i 2005 i data samlet av Sloan Digital Sky Survey. Den systematiske kartleggingsundersøkelsen, som dekker en fjerdedel av himmelen, avslørte til slutt nærværet av flere dverggalaksier, men ikke nesten like mange som hypoteser spådde. For å ta en nærmere titt, valgte Tom Brown fra Space Telescope Science Institute i Baltimore og hans kolleger å observere et representativt utvalg av seks ultrafargede dverggalaksier med to av Hubbles kameraer. Forskerne delte nylig de samlede dataene samlet på alle seks galakser på et møte om Milky Way-kosmologi i Finland, og resultatene vil bli publisert i et kommende nummer av Journal of the Italian Astronomical Society .

Hubble-dataene skapte portretter av disse seks galakser som tillot forskerne å måle alderen på galaksenes stjerner med enestående presisjon. De små gjenstandene er utrolig eldre, nesten like gamle som universet selv, og de sannsynligvis stoppet birthing stjerner lenge, lenge siden. "Dette er de eneste galakene som er kjent så langt som er så gamle, " sier Brown. "Det ser ut til at de aller fleste av disse stjernene er eldre enn 12 milliarder år gammel." (Universet er i sammenligning omtrent 13, 8 milliarder år gammel). Funnet støtter en ide fremsatt for å forklare det manglende satellittproblemet, noe som antyder at de fleste av de mørke materielle klumpene som spåddes av modeller er for små til å tiltrekke seg gass og form stjerner i det hele tatt, slik at de ville være usynlige. Hvis denne ideen er riktig, bør det være noen overgangsobjekter mellom de stjerneløse mørke stoffblokkene og de fullt dannede dverggalaksene, der stjernedannelsen startet, men ble stoppet for tidlig.

Men hva kan forårsake en slik pause? Like etter big bang var universet for varmt til å danne atomer, så protoner og elektroner svømte fritt som ioner. Til slutt ble universet avkjølt til det punktet at protonene og elektronene kunne knytte seg sammen, og det meste av universets materie, i form av hydrogen, ble nøytralt ladet. Da de første stjernene dannet, spente strålingen deres hydrogenet, noe som forårsaket at det ioniserte igjen i en epoke kjent som reionisering. Prosessen kan ha stoppet stjernedannelse i de minste galakser, som ikke ville ha fått nok masse til å holde fast på varm, opphisset gass. "Denne gassen er brennstoffet til stjernedannelse, så når det går bort på grunn av reionisering, slår all stjernedannelse sammen med den, " sier James Bullock fra University of California, Irvine, en av forfatterne av denne rejoniseringshypotesen.

De nye observasjonene gir en velkommen mulighet til å teste denne hypotesen, sier Beth Willman, en astronom ved Haverford College, som ikke var involvert i forskningen. "Dataene representerer virkelig et viktig skritt videre i vår forståelse av disse dvergens historie, " tilføyte Willman. Problemet med manglende satellitter er likevel ikke et lukket tilfelle, fordi faktorer bortsett fra reionisering også kan ha stengt stjernedannelsen i dvergene, som for eksempel de voldelige gravitasjonskreftene som kan ha resultert dersom satellittgalaksiene hadde blitt dannet andre steder og ble fanget senere av Melkeveien.

Videre, for å virkelig løse de manglende satellittene, må kvandens astronomer først lage en fullstendig folketelling av dverggalaksene - en oppgave som er langt fra fullstendig, sier forskere. "Det er morsomt, dette kalles det manglende satellittproblemet når vi ikke har ferdig med å lete etter dem ennå, " sier Willman. "Vi trenger å forstå hvilke ting som faktisk mangler og hvilke ting som ikke er."

Fremdriften som blir gjort for å forstå dverger er i det minste beroligende frykt for at de grunnleggende ideene om mørk materie som forutslo en overflod av satellittgalaksier ikke er usunde. "Når problemet først ble påpekt, var det noen bekymringer at det innebar at vår forståelse av mørk materie eller kosmologi selv kunne være feil, " sier Bullock. "I dag har vi kommet for å forstå at det er mange grunner til at dverggalaksjonsdannelsen kan være ineffektiv. Observasjoner som denne er fascinerende, da de trekker en mulig sammenheng mellom det svært lokale universet og hendelsene som skjedde i universets barndom. "