Vores billede af kosmisk evolution kan blive udfordret af opdagelsen af en enorm galakse, der ser ud til at være blottet for mørkt stof.
Mørkt stof, som udgør omkring 85 % af stoffet i universet, ser ud til at være fraværende i galaksen NGC 1277, en del af Perseus-galaksehoben. Galaksen, der ligger 240 millioner lysår fra Jorden, er den første Mælkevejs-hob af stjerner, planeter, støv og gas, der mangler mørkt stof.
“Dette resultat passer ikke til i øjeblikket accepterede kosmologiske modeller, som inkluderer mørkt stof,” sagde opdagelsesleder og University of La Laguna-forsker Sebastién Comerón i en erklæring.
Relaterede: Hvad er mørkt stof?
Mørkt stof er effektivt usynligt, fordi det ikke interagerer med lys som det daglige stof, der udgør stjerner, planeter og os. Imidlertid kan dens tilstedeværelse udledes af dens gravitationsinteraktioner. Eksistensen af dette mørke stof blev først antaget, da astronomer observerede massive galakser, der snurrede så hurtigt, at de ville have adskilt sig, hvis tyngdekraften havde en usynlig masse, der holdt dem sammen.
Denne kendsgerning har fået videnskabsmænd til at teoretisere, at alle store galakser er indhyllet i et mørkt stofhylster, og dette er blevet en vigtig antagelse i udviklingen af teorier om galaktisk evolution. Men opdagelsen af en galakse, der ikke ser ud til at have noget mørkt stof, udfordrer denne antagelse.
Undersøgelse af en antisocial relikviegalakse
NGC 1277, der betragtes som et kosmisk levn, er usædvanligt blandt galakser, fordi det kun har haft ringe interaktion med andre omgivende galakser. Galakser som denne menes at være rester af gigantiske galakser, der eksisterede i det tidlige univers. Som sådan er disse relikviegalakser afgørende for at hjælpe astronomer med at forstå, hvordan de første galakser blev dannet.
For at hjælpe med denne undersøgelseslinje observerede Comerón og kolleger relikviegalaksen NGC 1277 med et instrument kaldet en integral-feltspektrograf. Dette gjorde det muligt for dem at kortlægge galaksens bevægelse og bestemme dens masse og hvordan den masse er fordelt.
Dette afslørede, at den samlede massefordeling af NGC 1277, som forventes at omfatte mørkt stof, var den samme som massefordelingen af dets daglige stofindhold, med andre ord stjerner, støv, gas og planeter. Det betyder, at der inden for galaksens radius ikke kan være mere end 5 % mørkt stofindhold, men resultaterne stemmer mere overens med et fuldstændigt fravær af mørkt stof i NGC 1277.
Dette er overraskende, da foretrukne modeller for kosmisk evolution, herunder standardmodellen for kosmologi, foreslår, at NGC 1277 bør være mellem 10% og 70% mørkt stof.
“Denne uoverensstemmelse mellem observationerne og det, vi ville forvente, er et puslespil og måske endda en udfordring for standardmodellen,” sagde Ignacio Trujillo, teammedlem og forsker ved University of La Laguna.
Hvor er det mørke stof fra relikviegalaksen blevet af?
Forskerne bag denne afsløring har nogle ideer til, hvorfor NGC 1277 mangler så meget mørkt stof.
“Den ene er, at gravitationsinteraktionen med det omgivende medium i galaksehoben, hvori denne galakse er placeret, har fjernet det mørke stof,” forklarer Anna Ferré-Mateu, teammedlem og forsker ved University of La Laguna. “Den anden er, at mørkt stof blev drevet ud af systemet, da galaksen blev dannet ved sammensmeltningen af protogalaktiske fragmenter, som gav anledning til relikviegalaksen.”
Holdet er ikke helt tilfredse med nogen af forklaringerne og vil derfor fortsætte med at undersøge NGC 1277 med William Herschel-teleskopet (WHT) ved Roque de los Muchachos-observatoriet på den kanariske ø La Palma.
RELATEREDE HISTORIER:
— ‘Skjulte’ fotoner kunne kaste lys over mystisk mørkt stof
“Vi har aldrig set mørkt stof og mørk energi. Hvorfor tror vi, de eksisterer?
— Euklids mission: ESA’s jagt på mørkt stof og mørk energi
Hvis disse fremtidige undersøgelser bekræfter, at denne relikviegalakse mangler universets mest mystiske form for stof, tror videnskabsmænd, at det ikke vil så tvivl om eksistensen af mørkt stof. I stedet mener holdet, at det ville udfordre alternativer til modeller af mørkt stof, såkaldte teorier om modificeret tyngdekraft.
“Selv hvis mørkt stof i en bestemt galakse kan gå tabt, skal en modificeret tyngdelov være universel; den kan ikke have nogen undtagelser,” sagde Trujillo. “Så en galakse uden mørkt stof er en tilbagevisning af denne form for mørkt stof-alternativ.”
De endelige svar må dog vente, erkendte Comerón. “Gåden om, hvordan en massiv galakse kan dannes uden mørkt stof, forbliver et puslespil,” konkluderede videnskabsmanden.
Holdets forskning er blevet offentliggjort i tidsskriftet Astronomy and Astrophysics.