Dunkle Materie verwirrt Astronomen weiterhin, wie das Chandra-Röntgenobservatorium der NASA mit der Entdeckung einer ausgedehnten Hülle dunkler Materie um eine isolierte elliptische Galaxie demonstrierte. Diese Entdeckung steht im Widerspruch zu optischen Daten, die auf einen Mangel an dunkler Materie um ähnliche Galaxien hindeuten, und wirft Fragen darüber auf, wie Galaxien solche Halos aus dunkler Materie erwerben und behalten.
Die beobachtete Galaxie, bekannt als NGC 4555, ist insofern ungewöhnlich, als es sich um eine ziemlich große elliptische Galaxie handelt, die nicht Teil einer Gruppe oder eines Galaxienhaufens ist. Ewan O'Sullivan vom Harvard-Smithsonian-Zentrum für Astrophysik in Cambridge, MA, und Trevor Ponman von der Universität von Birmingham, Großbritannien, veröffentlichen in einem Artikel, der in der Ausgabe der Monthly Notices der Royal Astronomical Society vom 1. November 2004 veröffentlicht werden soll Verwenden Sie die Chandra-Daten, um zu zeigen, dass die Galaxie in eine Wolke aus 10 Millionen Grad Celsius Gas eingebettet ist.
Diese heiße Gaswolke hat einen Durchmesser von ungefähr 400.000 Lichtjahren, ungefähr doppelt so groß wie die sichtbare Galaxie. Eine enorme Hülle oder Halo aus dunkler Materie wird benötigt, um die heiße Wolke auf die Galaxie zu beschränken. Die Gesamtmasse des Halos der dunklen Materie beträgt etwa das Zehnfache der Gesamtmasse der Sterne in der Galaxie und das 300-fache der Masse der heißen Gaswolke.
Eine wachsende Zahl von Beweisen deutet darauf hin, dass dunkle Materie - die nur durch die Schwerkraft mit sich selbst und „normaler“ Materie interagiert - die dominierende Form der Materie im Universum ist. Nach der populären Theorie der „kalten dunklen Materie“ besteht dunkle Materie aus mysteriösen Teilchen aus dem dichten frühen Universum, die sich langsam bewegten, als sich Galaxien und Galaxienhaufen zu bilden begannen.
"Die beobachteten Eigenschaften von NGC 4555 bestätigen, dass elliptische Galaxien unabhängig von ihrer Umgebung eigene Halos aus dunkler Materie besitzen können", sagte O’Sullivan. "Dies wirft eine wichtige Frage auf: Was bestimmt, ob elliptische Galaxien Halos aus dunkler Materie haben?"
Die meisten großen elliptischen Galaxien befinden sich in Gruppen und Gruppen von Galaxien und sind wahrscheinlich das Produkt der Fusion zweier Spiralgalaxien. In einer solchen Umgebung können die Halos der dunklen Materie durch die Gezeitenkraft der Gravitation entfernt und anderen Galaxien oder der gesamten Gruppe hinzugefügt werden. Daher ist es schwierig zu bestimmen, wie viel dunkle Materie die ursprünglichen Galaxien hatten und wie viel sie durch Wechselwirkungen mit ihrer Umgebung an die gesamte Gruppe verloren haben.
Die Bedeutung der Frage nach der intrinsischen Menge an dunkler Materie, die mit einer elliptischen Galaxie verbunden ist, hat in letzter Zeit aufgrund eines Berichts eines internationalen Astronomenteams unter der Leitung von Aaron Romanowsky von der University of Nottingham, Großbritannien, zugenommen. Dieses Team fand in drei relativ nahe gelegenen elliptischen Galaxien kaum Hinweise auf dunkle Materie. Zwei davon befanden sich in losen Galaxiengruppen und eine wurde isoliert. Ihr Ergebnis, das auf optischen Daten des 4,2-Meter-William-Herschel-Teleskops auf der spanischen Insel La Palma basiert, steht in klarem Widerspruch zu den Röntgendaten von NGC 4555. Die optische Technik zur Suche nach dunkler Materie in den nahe gelegenen elliptischen Galaxien konnte nicht auf NGC 4555 angewendet werden, da es mehr als dreimal so weit von der Erde entfernt ist.
Entweder haben die von Romanowsky und Kollegen beobachteten Galaxien ihre Halos aus dunkler Materie durch frühere Wechselwirkungen mit anderen Galaxien verloren, oder ihre Halos aus dunkler Materie sind viel ausgedehnter oder sie haben sich ohne Halos aus dunkler Materie gebildet. Die erste Option ist für die Galaxien in Gruppen möglich, für die isolierte Galaxie jedoch sehr unwahrscheinlich. Die zweite und dritte Option sind noch offen, würden jedoch eine Modifikation - vielleicht eine wesentliche Modifikation - der Theorie der kalten dunklen Materie der Galaxienbildung erfordern.
"Dies ist eindeutig eine Frage, die weitere Überlegungen verdient", sagte O’Sullivan. "Es ist wahrscheinlich, dass viel mehr theoretische und beobachtende Arbeiten an elliptischen Galaxien erforderlich sein werden, bevor dieses Problem gelöst werden kann."
Chandra beobachtete NGC 4555 im Februar 2003 mit seinem Advanced CCD Imaging Spectrometer (ACIS). Das Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, verwaltet das Chandra-Programm für das NASA Office of Space Science in Washington. Northrop Grumman aus Redondo Beach, Kalifornien, ehemals TRW, Inc., war der Hauptentwicklungsauftragnehmer für das Observatorium. Das Smithsonian Astrophysical Observatory kontrolliert Wissenschaft und Flugbetrieb vom Chandra X-ray Center in Cambridge, Massachusetts.
Weitere Informationen und Bilder finden Sie unter:
http://chandra.harvard.edu
und
http://chandra.nasa.gov
Originalquelle: Chandra-Pressemitteilung
