Ungefähr 13 Millionen Lichtjahre entfernt in den Sternbildern Canes Venatici befindet sich eine Wolke. Der eine, auf den wir uns konzentrieren, ist Canes Venatici I, nur ein kleiner Teil des Virgo Superclusters, der sich gerade mit der Expansion des Universums bewegt. Darin sehen wir eine Galaxie, die sich aus einem sehr guten Grund von der Masse abhebt… sie hat sehr wenig oder keine dunkle Materie. Seinen Namen? Messier 94.
Als der sehr begabte Pierre Mechain diese Galaxie am 22. März 1781 entdeckte, dauerte es zwei Tage, bis Charles Messier die Gelegenheit hatte, seine Beobachtung zu bestätigen und als Objekt 94 zu katalogisieren. Aus Messiers Notizen: „Nebel ohne Stern über dem Herzen von Charles [alpha Canum Venaticorum], auf der Parallele des Sterns Nr. 8, sechste Größe der Jagdhunde [Canes Venatici], nach Flamsteed: In der Mitte ist es brillant und der Nebel [ist] etwas diffus. Es ähnelt dem Nebel unterhalb von Lepus Nr. 79; aber dieser ist schöner und heller: M. Mechain hat diesen am 22. März 1781 entdeckt (Durchm. 2,5 ′) “.
Während die meisten Beobachter und einige Referenzhandbücher M94 als Barred-Spiral-Galaxie (Sb) bezeichnen, ist das bemerkenswerte Merkmal von allen eine Doppelringstruktur - ein Beweis für einen galaktischen Kern der Kernemissionslinienregion (LINER) mit niedriger Ionisation. Der innere Kern ist ein Starburst-Ring, in dem sich viele Sterne schnell bilden und mit erstaunlicher Geschwindigkeit Supernovae durchlaufen. Diese Starbursts können auch von der Bildung galaktischer Strahlen begleitet sein, wenn Materie in das zentrale Schwarze Loch fällt und ein Resonanzmuster bildet. C. Munoz-Tunon sagt: „Die Ausbuchtung und die innere Stange treiben die Gasbewegung der Scheibe an und verursachen Bewegungen nach innen außerhalb des H II -Rings und nach außen direkt innerhalb, wodurch sich Material ansammelt, das die Sternentstehung auf dem Ring auslöst. Im mittleren Teil treibt der Stab das Gas in Richtung Zentrum, was die beträchtliche Menge an Gas im Kern trotz des Vorhandenseins eines fossilen Starbursts erklärt. Die besonderen Bewegungen, über die in der Literatur in Bezug auf das ionisierte Gas des H II -Rings berichtet wird, können als infallierendes Gas verstanden werden, das auf die Stoßwellen trifft, die durch die Starburst-Knoten auf dem H II -Ring erzeugt werden und über die Galaxienscheibe angehoben werden. Das Szenario der Sternentstehung, das sich vom Kern nach außen ausbreitet und zur Erklärung der scheinbaren Expansionsbewegung des HI-Rings verwendet wird, wird angesichts eines Vergleichs der Position des HI-Rings mit der des FUV-Rings nicht vollständig unterstützt. Der FUV-Ring erreicht Spitzenwerte bei etwa 45 bis 48 Zoll, was auf ein sich nach innen ausbreitendes Sternentstehungsszenario hindeuten könnte. “
Aber der Punkt ist fraglich. Nach den Arbeiten von John Kormendy und Robert Kennicutt ist es möglich, dass das, was wir sehen, einfach eine Illusion von Starburst ist, die durch unseren Blickwinkel verursacht wird. „Das Universum befindet sich im Übergang. Zu Beginn war die galaktische Evolution von hierarchischem Clustering und Zusammenführen geprägt, Prozessen, die gewalttätig und schnell sind. In ferner Zukunft wird die Evolution hauptsächlich die langsame Umlagerung von Energie und Masse sein, die sich aus Wechselwirkungen mit kollektiven Phänomenen wie Balken, ovalen Scheiben, Spiralstruktur und dreiachsigen dunklen Lichthöfen ergibt. Beide Prozesse sind jetzt wichtig. In diesem Aufsatz wird die interne säkulare Evolution erörtert, wobei eine wichtige Konsequenz im Mittelpunkt steht: der Aufbau dichter zentraler Komponenten in Scheibengalaxien, die wie klassische, aus Fusionen gebaute Ausbuchtungen aussehen, aber langsam aus Scheibengas hergestellt wurden. Wir nennen diese Pseudobulgen. “
Unabhängig davon, was die Doppelringstruktur und die abnehmenden Rotationskurven verursacht hat, ist die wahre Antwort immer noch schwer zu finden. Seltsamerweise war es das, was 2008 vorgeschlagen wurde, was Messier 94 noch mysteriöser machte… das Fehlen dunkler Materie.
Warum sollte dunkle Materie „Materie“ sein? Das ist einfach. Wir kennen die Gravitationseffekte auf sichtbare Materie und können so die flachen Rotationskurven von Spiralgalaxien erklären, ganz zu schweigen davon, dass dunkle Materie eine zentrale Rolle bei der Bildung von Galaxienstrukturen und der Galaxienentwicklung spielt. Wir verdanken diese Ergebnisse Fritz Zwicky, der uns sagte, dass ein hohes Masse-zu-Licht-Verhältnis auf das Vorhandensein dunkler Materie in Galaxien hinweist - genau wie er uns lehrte, dass dunkle Materie auch in Galaxienhaufen eine Rolle spielt. Dr. Zwickys Denkweise war für die damalige Zeit radikal ... Aber gibt es noch Raum für radikales Denken? Warum nicht?
Nach den Arbeiten von Joanna Jalocha, Lukasz Bratek und Marek Kutschera machen gewöhnliche Lichtsterne und Gase das gesamte Material in M94 aus - ohne Raum für dunkle Materie. „Der Vergleich von Massenfunktionen und Rotationsgesetzen am Ende des vorherigen Abschnitts zeigt, dass die Modelle mit abgeflachten Massenverteilungen effizienter sind als die üblicherweise verwendeten Modelle, bei denen ein sphärischer Lichthof angenommen wird. Die ersteren berücksichtigen sowohl hohe Rotationsgeschwindigkeiten als auch die Struktur von Rotationskurven im niedrigen Maßstab besser und weisen eine deutlich geringere Materiemenge auf als die letzteren (die Beziehung zwischen Rotation und Massenverteilung im Scheibenmodell ist sehr empfindlich für Gradienten von a Rotationskurve). Die Verwendung des Scheibenmodells ist für Galaxien mit Rotationskurven gerechtfertigt, die die Sphärizitätsbedingung verletzen. Dies ist eine notwendige (wenn auch nicht ausreichende) Bedingung für eine sphärische Massenverteilung. Die Rotation der Spiralgalaxie NGC 4736 kann im Rahmen der Newtonschen Physik vollständig verstanden werden. Wir haben eine Massenverteilung in der Galaxie gefunden, die perfekt mit ihrer hochauflösenden Rotationskurve übereinstimmt, mit der I-Band-Leuchtkraftverteilung übereinstimmt und ein niedriges Masse-zu-Licht-Verhältnis von 1,2 in diesem Band bei einer Gesamtmasse von 3,43 × 1010 M ergibt stimmt mit der Menge an HI überein, die in den entfernten Teilen der Galaxie beobachtet wird, und lässt nicht viel Raum (wenn überhaupt) für dunkle Materie. Bemerkenswerterweise haben wir diese Konsistenz erreicht, ohne die Hypothese eines massiven dunklen Halos aufzurufen oder modifizierte Gravitäten zu verwenden.
Es gibt eine Klasse von Spiralgalaxien, ähnlich wie NGC 4736, die nicht von der sphärischen Massenverteilung bei größeren Radien dominiert werden. Am wichtigsten ist, dass in diesem Bereich Rotationskurven genau rekonstruiert werden sollten, um die Massenverteilung nicht zu überschätzen. Für eine gegebene Rotationskurve kann leicht bestimmt werden, ob ein sphärischer Lichthof bei großen Radien zulässig ist oder nicht, indem die der Rotationskurve entsprechende Kepler-Massenfunktion untersucht wird (der sogenannte Sphärizitätstest). Durch die Verwendung komplementärer Informationen zur Massenverteilung, unabhängig von der Rotationskurve, haben wir das Cutoff-Problem für das Scheibenmodell überwunden, dass für eine gegebene Rotationskurve eine Massenverteilung nicht eindeutig gefunden werden konnte, da sie von der willkürlichen Extrapolation der Rotationskurve abhängig war . ”
Weitere Erklärung? Gehen Sie dann zu MOND - Modifizierte Newtonsche Dynamik, wo eine Modifikation von Newtons zweitem Gesetz der Dynamik (F = ma) verwendet wird, um das Problem der Galaxienrotation zu erklären. Es heißt einfach, dass die Beschleunigung bei niedrigen Werten nicht linear proportional zur Kraft ist. Aber wird es hier funktionieren? Wer weiß? Jacob Bekenstein sagt: „Das Paradigma der modifizierten Newtonschen Dynamik (MOND) von Milgrom kann sich einer Reihe erfolgreicher Vorhersagen hinsichtlich der galaktischen Dynamik rühmen. Diese werden ohne die Annahme gemacht, dass dunkle Materie eine bedeutende Rolle spielt. MOND erfordert die Gravitation, um von der Newtonschen Theorie im extragalaktischen Regime abzuweichen, wo die dynamischen Beschleunigungen gering sind. Bisher kollidierten relativistische Gravitationstheorien, die zur Untermauerung von MOND vorgeschlagen wurden, entweder mit den post-Newtonschen Tests der allgemeinen Relativitätstheorie oder lieferten keine signifikante Gravitationslinse oder verstießen gegen geheiligte Prinzipien, indem sie superluminale Skalarwellen oder ein {a priori} Vektorfeld zeigten. “
Wenn Sie also das nächste Mal Galaxien beobachten, schauen Sie sich die "Katzenauge" -Galaxie an. Sogar ein kleines Teleskop zeigt seinen hellen, kontroversen Kern und seine wispige Form. Und dank herausragender Astrofotografen wie Roth Ritter dürfen wir noch viel mehr sehen ...
Unser Dank geht an Roth Ritter von Northern Galactic für das Teilen seiner unglaublichen Arbeit!
