Fehlende Milchstraße Dunkle Materie

Obwohl dunkle Materie von Natur aus schwer zu beobachten ist, können Astronomen durch ein Verständnis ihrer Eigenschaften (auch wenn nicht ihrer Natur) vorhersagen, wo ihre Auswirkungen zu spüren sind. Diese Galaxien waren klein und kollabierten, um die größeren Galaxien zu bilden, die wir heute sehen. Da Galaxien groß genug wurden, um ankommende Satelliten und ihre dunkle Materie zu vernichten, sollte ein Großteil der dunklen Materie in einer flachen Struktur in Spiralgalaxien abgelagert worden sein, die es solchen Galaxien ermöglichen würden, dunkle Komponenten ähnlich der Scheibe und dem Halo zu bilden. Eine neue Studie zur Erkennung der dunklen Scheibe der Milchstraße ist jedoch leer.

Die Studie konzentrierte sich auf die Detektion der dunklen Materie, indem die darin eingebettete leuchtende Materie auf die gleiche Weise untersucht wurde, wie die dunkle Materie ursprünglich entdeckt wurde. Durch die Untersuchung der Kinematik der Materie könnten Astronomen die Gesamtmasse bestimmen, die die Bewegung bestimmen würde. Diese beobachtete Masse könnte dann mit der Menge an Masse verglichen werden, die sowohl für die baryonische Materie als auch für die Komponente der dunklen Materie vorhergesagt wurde.

Das Team unter der Leitung von C. Moni Bidin verwendete ~ 300 rote Riesensterne in der dicken Scheibe der Milchstraße, um die Massenverteilung der Region abzubilden. Um jegliche Kontamination durch die Dünnscheibenkomponente zu vermeiden, beschränkte das Team seine Auswahl auf Sterne über 2 Kiloparsecs von der galaktischen Mittelebene und die für solche Sterne charakteristischen Geschwindigkeiten, um eine Kontamination durch Halosterne zu vermeiden. Sobald die Sterne ausgewählt waren, analysierte das Team die Gesamtgeschwindigkeit der Sterne als Funktion der Entfernung vom galaktischen Zentrum, um ein Verständnis des Masseninneren ihrer Umlaufbahnen zu erhalten.

Unter Verwendung von Schätzungen der Masse der sichtbaren Sterne und des interstellaren Mediums verglich das Team diese sichtbare Masse mit der Lösung für die Masse aus den Beobachtungen der Kinematik, um nach einer Diskrepanz zu suchen, die auf dunkle Materie hinweist. Als der Vergleich durchgeführt wurde, stellte das Team fest, dass "die Übereinstimmung zwischen der sichtbaren Masse und unserer dynamischen Lösung auffällig ist und keine dunkle Komponente aufgerufen werden muss".

Obwohl dieser Befund das Vorhandensein dunkler Materie nicht ausschließt, schränkt er die Verteilung ein und kann, wenn er in anderen Galaxien bestätigt wird, das Verständnis darüber in Frage stellen, wie dunkle Materie zur Bildung von Galaxien dient. Wenn noch dunkle Materie vorhanden ist, hat diese Studie gezeigt, dass sie diffuser als bisher erkannt ist oder dass die Scheibenkomponente flacher als bisher erwartet und auf die dünne Scheibe beschränkt ist. Weitere Beobachtungen und Modellierungen werden zweifellos notwendig sein.

Obwohl die Forschung möglicherweise einen Mangel an Verständnis für dunkle Materie zeigt, stellt das Team auch fest, dass dies für den größten Rivalen der dunklen Materie noch verheerender ist. Während sich dunkle Materie in dieser Studie möglicherweise noch in den Fehlerbalken verbirgt, widersprechen die Ergebnisse direkt den Vorhersagen der modifizierten Newtonschen Dynamik (MOND). Diese Hypothese sagt den offensichtlichen Massengewinn aufgrund eines Skalierungseffekts auf die Schwerkraft selbst voraus und hätte vorausgesagt, dass die angenommene Masse auf den beobachteten Skalen 60% höher ist als in dieser Studie angegeben.

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