Eine genaue Darstellung junger Galaxien in <lve Milliarden Lichtjahren Entfernung. Klicken zum Vergrößern / a>
Astronomen haben klare Hinweise darauf gefunden, dass Klumpen dunkler Materie der Nährboden für neugeborene Galaxien sind, die etwa zwölf Milliarden Lichtjahre entfernt sind. Ein einziges Nest aus dunkler Materie kann mehrere junge Galaxien ernähren. Diese Ergebnisse von Forschern des Space Telescope Science Institute, des National Astronomical Observatory of Japan und der University of Tokyo bestätigen Vorhersagen der derzeit vorherrschenden Theorie der Kosmologie, die als Cold Dark Matter-Modell bekannt ist.
Jüngste Studien legen nahe, dass dunkle Materie gewöhnliche Materie um den Faktor sieben wiegt. Obwohl dunkle Materie nicht direkt durch ein Teleskop gesehen werden kann, offenbart sie sich den Astronomen durch ihre starke Anziehungskraft auf nahegelegene Sterne und Gase und sogar Galaxien.
Galaxien werden oft zusammengeballt und wie sie sich zusammenballen, wird hauptsächlich durch die Schwerkraft bestimmt.
Indem untersucht wird, wie sich Galaxien sammeln, kann bestimmt werden, wie dunkle Materie verteilt ist und wie sie die Geburt und das Wachstum von Galaxien beeinflusst. In der Vergangenheit war es äußerst schwierig, die Häufung junger Galaxien zu untersuchen. Junge Galaxien scheinen aufgrund ihrer großen Entfernungen schwach zu sein, und es war eine Herausforderung für die Beobachtung, genug von ihnen zu finden, um zu untersuchen, wie sie sich zusammenballen.
Masami Ouchi vom Space Telescope Science Institute und Kollegen verwendeten das Subaru-Teleskop und seine Suprime-Cam-Kamera, um ein Stück Himmel im Sternbild Cetus (der Wal) zu untersuchen, das als Subaru / XMM-Newton Deep Survey Field (SXDS) bezeichnet wird. Dieses Stück Himmel bedeckt eine Fläche, die fünfmal so groß ist wie der Vollmond. Durch die Aufnahme tiefer und empfindlicher Bilder des Feldes in drei Farben des sichtbaren Lichts konnte das SXDS-Team etwa siebzehntausend (17.000) junge Galaxien in zwölf Milliarden Lichtjahren Entfernung finden. Diese Zahl ist zehnmal höher als in früheren Studien solcher junger Galaxien.
Basierend auf diesen Daten stellte das Team fest, dass:
1) Es gibt viele Galaxienpaare mit Abständen von weniger als achthunderttausend (800.000) Lichtjahren.
2) Auch in großen Entfernungen sind Galaxien stark gruppiert.
Beide Ergebnisse werden erwartet, wenn sich die Galaxien in Klumpen dunkler Materie befinden. Das SXDS-Team verglich die Beobachtungsergebnisse im Detail mit theoretischen Vorhersagen, die auf einem Modell der kalten Dunklen Materie von Teammitglied Takashi Hamana basierten, und stellte fest, dass der durchschnittliche Klumpen von Nestern aus dunkler Materie bis zu sechshundert Milliarden (600.000.000.000) Sonnen wiegt und dass eine einzelne Klumpen dunkler Materie beherbergen mehrere junge Galaxien.
Unabhängig davon verwendeten Nobunari Kashikawa vom National Astronomical Observatory of Japan und Kollegen auch die Suprime-Cam-Kamera von Subaru, um einen Himmelsbereich im Sternbild Coma Berenices (Berenices Haar) zu untersuchen, der als Subaru Deep Field (SDF) bezeichnet wird. Dieses Feld hat nur die Größe eines Vollmonds, aber die verfügbaren Daten sind doppelt so empfindlich wie die SXDS-Felddaten. Das SDF-Team fand ungefähr fünftausend (5.000) junge Galaxien in einer Entfernung von zwölf Milliarden Lichtjahren und achthundert (800) sogar jüngere Galaxien in einer Entfernung von zwölf Milliarden fünfhundert Millionen Lichtjahren. Das SDF-Team konnte auch die Identität der jungen Galaxien überprüfen, indem es Spektraldaten der Galaxien mit den Teleskopen Subaru und Keck aufnahm. Das SDF-Team erhielt unabhängig die oben beschriebenen Ergebnisse 1) +2) und kam zu dem Schluss, dass einige einzelne Klumpen dunkler Materie mehrere junge Galaxien beherbergen. In den SDF-Bildern sind mehrere neugeborene Galaxien auf kleinem Raum zu sehen. Durch den detaillierten Vergleich der SDF-Daten mit hochpräzisen Computersimulationen des Wachstums von Klumpen in kalter dunkler Materie durch Teammitglied Masahiro Nagashima von der Universität Kyoto kommt das SDF-Team zu dem Schluss, dass schwerere Klumpen dunkler Materie hellere Galaxien aufweisen und dass diese Präferenz erzeugt die Korrelationen in der realen Beobachtung gefunden.
Die beiden Teams haben zusammen den ersten konkreten Beweis gefunden, dass junge Galaxien im frühen Universum in Klumpen dunkler Materie eingebettet sind und dass ein einziger Klumpen dunkler Materie mehrere junge Galaxien pflegt. Beide Teams nutzten die einzigartige Fähigkeit des Subaru-Teleskops, tiefempfindliche Bilder über einen großen Bereich des Himmels aufzunehmen.
Originalquelle: NAOJ-Pressemitteilung
