Der künstlerische Eindruck zweier kollidierender Galaxien. Bildnachweis: ESO Zum Vergrößern anklicken
Dunkle Materie ist eine mysteriöse Substanz, die 25% der Masse des Universums ausmacht. Europäische Astronomen haben die Menge an dunkler Materie in mehreren Galaxien gemessen und festgestellt, dass ein großer Teil von ihnen aus dem Gleichgewicht geraten ist. ihre inneren Bewegungen sind sehr gestört. Dies bedeutet, dass viele Galaxien - bis zu 40% - kürzlich Fusionen oder Beinahe-Kollisionen durchlaufen haben.
Ein internationales Team von Astronomen untersuchte mehrere zehn entfernte Galaxien und stellte fest, dass Galaxien im Vergleich zu Sternen vor 6 Milliarden Jahren dieselbe Menge dunkler Materie hatten wie heute. Wenn dies bestätigt wird, deutet dies auf ein viel engeres Zusammenspiel zwischen dunkler und normaler Materie hin als bisher angenommen. Die Wissenschaftler fanden auch heraus, dass bis zu 4 von 10 Galaxien aus dem Gleichgewicht geraten. Diese Ergebnisse werfen ein neues Licht auf die Entstehung und Entwicklung von Galaxien, da das Universum nur halb so alt ist wie heute.
"Dies könnte bedeuten, dass Kollisionen und Verschmelzungen für die Bildung und Entwicklung von Galaxien wichtig sind", sagte Francois Hammer, Pariser Observatorium, Frankreich, und einer der Leiter des Teams.
Die Wissenschaftler waren daran interessiert herauszufinden, wie sich weit entfernte Galaxien - so gesehen, als das Universum noch jünger war - zu solchen in der Nähe entwickelten. Insbesondere wollten sie die Bedeutung der Dunklen Materie in Galaxien untersuchen.
"Dunkle Materie, die etwa 25% des Universums ausmacht, ist ein einfaches Wort, um etwas zu beschreiben, das wir wirklich nicht verstehen", sagte Hector Flores, Co-Leiter. "Wenn wir uns ansehen, wie sich die Galaxie dreht, wissen wir, dass dunkle Materie vorhanden sein muss, da sich diese gigantischen Strukturen sonst einfach auflösen würden."
In nahe gelegenen Galaxien und in unserer eigenen Milchstraße haben Astronomen festgestellt, dass es einen Zusammenhang zwischen der Menge an dunkler Materie und gewöhnlichen Sternen gibt: Für jedes Kilogramm Material innerhalb eines Sterns gibt es ungefähr 30 Kilogramm dunkler Materie. Aber hält diese Beziehung zwischen dunkler und gewöhnlicher Materie noch in der Vergangenheit des Universums an?
Dies erforderte die Messung der Geschwindigkeit in verschiedenen Teilen entfernter Galaxien, ein ziemlich kniffliges Experiment: Frühere Messungen waren tatsächlich nicht in der Lage, diese Galaxien in ausreichenden Details zu untersuchen, da sie einen einzelnen Schlitz, d. H. Eine einzelne Richtung, über die Galaxie auswählen mussten.
Mit der Verfügbarkeit des GIRAFFE-Spektrographen mit mehreren Objekten, der jetzt auf dem 8,2-m-Kueyen-Einheitenteleskop des ESO Very Large Telescope (VLT) am Paranal Observatory (Chile) installiert ist, änderten sich die Dinge.
In einem Modus, der als "3-D-Spektroskopie" oder "integriertes Feld" bekannt ist, kann dieses Instrument simultane Spektren kleinerer Bereiche ausgedehnter Objekte wie Galaxien oder Nebel erhalten. Hierzu 15 einsetzbare Faserbündel, die sogenannten Integral Field Units (IFUs), vgl. ESO PR 01/02 dienen zur sorgfältigen Messung entfernter Galaxien. Jede IFU ist eine mikroskopische zweidimensionale Linsenanordnung nach dem Stand der Technik mit einer Apertur von 3 x 2 Bogensekunden2 am Himmel. Es ist wie ein Insektenauge, mit zwanzig Mikrolinsen, die mit optischen Fasern gekoppelt sind und das an jedem Punkt des Feldes aufgezeichnete Licht zum Eintrittsspalt des Spektrographen führen.
"GIRAFFE auf ESOs VLT ist das einzige Instrument auf der Welt, das gleichzeitig das Licht von 15 Galaxien analysieren kann, die ein Sichtfeld abdecken, das fast so groß wie der Vollmond ist", sagte Mathieu Puech, Hauptautor eines der Artikel, in denen das Ergebnisse. "Jede in diesem Modus beobachtete Galaxie ist in kontinuierliche kleinere Bereiche aufgeteilt, in denen gleichzeitig Spektren erhalten werden."
Die Astronomen verwendeten GIRAFFE, um die Geschwindigkeitsfelder mehrerer zehn entfernter Galaxien zu messen, was zu der überraschenden Entdeckung führte, dass bis zu 40% der entfernten Galaxien „aus dem Gleichgewicht“ waren - ihre inneren Bewegungen waren sehr gestört - ein mögliches Zeichen dafür zeigt immer noch die Folgen von Kollisionen zwischen Galaxien.
Als sie sich nur auf jene Galaxien beschränkten, die anscheinend ihr Gleichgewicht erreicht hatten, stellten die Wissenschaftler fest, dass sich die Beziehung zwischen der Dunklen Materie und dem Sterngehalt in den letzten 6 Milliarden Jahren nicht entwickelt zu haben schien.
Dank seiner exquisiten spektralen Auflösung ermöglicht GIRAFFE erstmals auch die Untersuchung der Gasverteilung als Funktion seiner Dichte in solchen fernen Galaxien. Die spektakulärsten Ergebnisse zeigen einen möglichen Abfluss von Gas und Energie, der durch die intensive Sternentstehung innerhalb der Galaxie und eine riesige Region mit sehr heißem Gas (HII-Region) in einer Galaxie im Gleichgewicht verursacht wird, die viele Sterne produziert.
"Eine solche Technik kann erweitert werden, um Karten vieler physikalischer und chemischer Eigenschaften entfernter Galaxien zu erhalten, mit denen wir detailliert untersuchen können, wie sie ihre Masse während ihres gesamten Lebens zusammengesetzt haben", sagte Fran? Ois Hammer. "GIRAFFE und sein multintegraler Feldmodus geben uns in vielerlei Hinsicht einen ersten Eindruck davon, was mit zukünftigen extrem großen Teleskopen erreicht werden kann."
Originalquelle: ESO-Pressemitteilung
