Astronomen haben zwei neue Satellitengalaxien der Milchstraße entdeckt, und diese Entdeckungen könnten uns helfen, die Dunkle Materie besser zu verstehen – die mysteriöse Substanz, die etwa 85 % der Materie im Universum ausmacht und dennoch für unsere Augen praktisch unsichtbar bleibt.
Diese Erkenntnisse bringen Wissenschaftler auch der Lösung eines hartnäckigen Problems mit dem Standardmodell der Kosmologie oder dem „Lambda-Modell der kalten Materie“, auch bekannt als „L„CDM“, wobei das Wort „kalt“ davon ausgeht, dass dunkle Materie aus Teilchen besteht, die sich langsamer als die Lichtgeschwindigkeit bewegen.
Die kürzlich entdeckten kleinen Sterngruppen wurden Sextans II und Virgo III genannt. Sie gesellen sich zu den etwa 60 bekannten Zwerggalaxien, die unsere viel größere Spiralgalaxie in Entfernungen von bis zu 1,4 Millionen Lichtjahren umkreisen. Die bekanntesten und größten dieser Zwerg-Satellitengalaxien der Milchstraße sind die Große Magellansche Wolke (LMC) und die Kleine Magellansche Wolke (SMC).
„Wie viele Satellitengalaxien hat die Milchstraße? „Das ist seit Jahrzehnten eine wichtige Frage für Astronomen“, sagte Masahi Chiba, Teamleiter und Professor an der Tohoku-Universität, in einer Erklärung.
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Viele der Zwerg-Satellitengalaxien der Milchstraße bleiben aufgrund ihrer Entfernung und Lichtschwäche unbekannt, aber Chiba und seine Kollegen waren entschlossen, mit der Suche nach diesen schwer fassbaren Objekten zu beginnen. Also wandten sie sich dem Subaru-Teleskop zu. Dieses leistungsstarke bodengestützte Teleskop, das sich in der Nähe des Gipfels von Maunakea, Hawaii, befindet, eignet sich besonders für die Jagd nach Zwerggalaxien und das gleiche Team hatte es bereits verwendet, um drei neue Satelliten der Milchstraße zu entdecken.
Helfen ! Unsere Zwerggalaxien sind verschwunden
Dunkle Materie ist ein anhaltendes kosmologisches Problem, da sie weder mit Licht noch mit der gewöhnlichen Materie interagiert, aus der Sterne, Planeten, Monde und wir selbst bestehen. Und wenn es mit diesen Elementen interagiert, sind diese Wechselwirkungen viel zu schwach, als dass wir sie bemerken könnten.
Dies bedeutet, dass dunkle Materie aus noch unbekannten Teilchen bestehen könnte, obwohl mögliche Erklärungen keinen Rückgriff auf die Teilchenphysik erfordern. Wissenschaftler haben beispielsweise die Idee untersucht, dass dunkle Materie aus winzigen ursprünglichen Schwarzen Löchern bestehen könnte, Überbleibseln des Urknalls.
Dunkle Materie interagiert jedoch mit der Schwerkraft, was die Bewegung und Dynamik von Licht und gewöhnlicher Materie beeinflussen kann. Dadurch konnten Wissenschaftler auf das Vorhandensein dunkler Materie schließen und feststellen, dass große Galaxien von riesigen Halos dieser mysteriösen Substanz umgeben sind. Es wird angenommen, dass diese Halos weit über galaktische Scheiben und Halos aus sichtbarer Materie hinausreichen.
DER LDas CDM sagt voraus, dass diese Halos aus dunkler Materie eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Galaxien spielten. Im frühen Universum bildeten sie Gravitationsquellen, in die das Gas und der Staub gesaugt wurden, die in Galaxien Sterne bildeten. Schließlich kamen auch diese Halos zusammen und bildeten große Galaxien wie die Milchstraße.
Dieses Modell legt auch nahe, dass es rund um die Milchstraße und andere große Galaxien Hunderte von Satellitengalaxien geben sollte. Zum Beispiel Simulationen mit LLaut CDM-Vorhersagen dürfte unsere Nachbargalaxie Andromeda von rund 500 Satellitengalaxien umgeben sein. Dennoch haben Astronomen nur 39 Zwerggalaxien beobachtet, die Andromeda umkreisen.
Für die Milchstraße deuten einige auf dem Standardmodell der Kosmologie basierende Simulationen darauf hin, dass unsere Galaxie von etwa 220 Zwerggalaxien umgeben sein sollte, aber Wissenschaftler können nicht bestimmen, wo sie sich alle befinden. Die Entdeckung von Sextans II und Jungfrau III trägt dazu bei, dieses Gleichgewicht wiederherzustellen. Allerdings könnten die Ergebnisse dieser Entdeckungen die Kosmologen vor das gegenteilige Problem stellen, mit dem sie zuvor konfrontiert waren.
Zu wenig oder zu viele Zwerggalaxien?
Obwohl die Zahl der identifizierten Milchstraßengalaxien immer noch weit unter den vorhergesagten 220 Zwerggalaxien liegt, berücksichtigte das Team hinter dieser Forschung, dass der Subaru nicht den gesamten Nachthimmel über der Erde sehen kann.
Sie kombinierten die Verteilung der Zwerggalaxien, die Subaru sehen konnte, mit ihrem „Fußabdruck“ am Nachthimmel, um eine Schätzung der Anzahl der Satelliten zu berechnen sollen, in Wirklichkeit umgeben sie unsere Galaxie. Dies führte zu der Berechnung, dass die Milchstraße von 500 Galaxien umgeben ist, mehr als doppelt so viele wie in Simulationen vorhergesagt LCDM.
Sind Wissenschaftler also von einem „Problem nicht genügend Zwerggalaxien“ zu einem Problem „zu vieler Zwerggalaxien“ übergegangen?
Vielleicht nicht. Kürzlich entdeckte der Amateurastronom Giuseppe Donatiello fünf neue Satellitengalaxien rund um die Sculptor-Galaxie, die offiziell als NGC 253 bekannt ist.
Indem er mit einem Team von Astronomen die Verteilung von Satellitengalaxien rund um die Sculptor-Galaxie untersuchte, darunter drei zuvor von Donatiello selbst entdeckte, entdeckte er, dass die Verteilung dieser Galaxien, die sich vor etwa 11,5 Millionen Jahren im Licht der Erde befanden, ungleichmäßig war. Mit anderen Worten: Die winzigen Galaxien schienen eine „bevorzugte Richtung“ zu haben, da sich auf der einen Seite der Sculptor-Galaxie mehr Galaxien befanden als auf der anderen.
Wenn es auch für Zwerggalaxien rund um die Milchstraße eine Vorzugsrichtung gibt und das Suburu-Teleskop in diese Richtung blickt, dann wären die auf Subarus Beobachtungen basierenden Schätzungen überhöht.
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Das Team, das hinter diesen Entdeckungen über die Zwerggalaxien der Milchstraße steht, beabsichtigt nun, die tatsächliche Anzahl der Satellitengalaxien um uns herum mit einem anderen bodengestützten Teleskop detaillierter zu untersuchen.
„Der nächste Schritt wird darin bestehen, ein leistungsstärkeres Teleskop zu verwenden, das einen breiteren Blick auf den Himmel erfassen kann“, schließt Chiba. „Nächstes Jahr wird das Vera-C.-Rubin-Observatorium in Chile zu diesem Zweck genutzt. Ich hoffe, dass viele neue Satellitengalaxien entdeckt werden. »
Die Ergebnisse des Teams wurden am 8. Juni in den Publikationen der Astronomical Society of Japan veröffentlicht.