Nieuwe Hubble-gegevens verklaren ontbrekende donkere materie

[univers]

Nieuwe gegevens van de Hubble-ruimtetelescoop van NASA / ESA leveren verder bewijs voor getijdenverstoring in het sterrenstelsel NGC 1052-DF4. Dit resultaat verklaart een eerdere bevinding dat dit sterrenstelsel de meeste van zijn donkere materie mist. Door de verdeling van het licht en de bolvormige cluster van de melkweg te bestuderen, hebben astronomen geconcludeerd dat de zwaartekracht van het naburige melkwegstelsel NGC 1035 de donkere materie van NGC 1052-DF4 heeft gestript en het melkwegstelsel nu uit elkaar scheurt.


Deze afbeelding toont de lucht rond de ultradiffuse sterrenstelsels NGC 1052-DF4 en NGC 1052-DF2. Het is gemaakt van afbeeldingen die deel uitmaken van de Digitized Sky Survey 2. NGC 1052-DF2 is in feite onzichtbaar in deze afbeelding.

In 2018 ontdekte een internationaal team van onderzoekers met behulp van de NASA / ESA Hubble Space Telescope en verschillende andere observatoria voor het eerst een melkwegstelsel in onze kosmische omgeving waar de meeste van zijn donkere materie ontbreekt. Deze ontdekking van het sterrenstelsel NGC 1052-DF2 was een verrassing voor astronomen, aangezien men wist dat donkere materie (DM) een hoofdbestanddeel is van de huidige modellen van de vorming en evolutie van sterrenstelsels. Zonder de aanwezigheid van DM zou het oorspronkelijke gas in feite niet genoeg zwaartekracht hebben om in te storten en nieuwe sterrenstelsels te vormen. Een jaar later werd een ander sterrenstelsel ontdekt dat donkere materie mist, NGC 1052-DF4, dat nog meer aanleiding gaf tot intense debatten onder astronomen over de aard van deze objecten.

Nu zijn nieuwe Hubble-gegevens [1] gebruikt om de reden te verklaren achter de ontbrekende donkere materie in NGC 1052-DF4, die op 45 miljoen lichtjaar afstand staat. Mireia Montes van de Universiteit van New South Wales in Australië leidde een internationaal team van astronomen om het sterrenstelsel te bestuderen met behulp van diepe optische beeldvorming. Ze ontdekten dat de ontbrekende donkere materie kan worden verklaard door de effecten van getijdenverstoring. De zwaartekracht van het naburige massieve sterrenstelsel NGC 1035 scheurt NGC 1052-DF4 uit elkaar. Tijdens dit proces wordt de donkere materie verwijderd, terwijl de sterren in een later stadium de effecten van de interactie met een ander sterrenstelsel voelen.

Tot nu toe is de verwijdering van donkere materie op deze manier verborgen gebleven voor astronomen, aangezien het alleen kan worden waargenomen met extreem diepe beelden die extreem vage kenmerken kunnen onthullen. "We hebben Hubble op twee manieren gebruikt om te ontdekken dat NGC 1052-DF4 een interactie ondergaat", legt Montes uit. "Dit omvat het bestuderen van het licht van de melkweg en de verdeling van bolvormige sterrenhopen in de melkweg."

Dankzij de hoge resolutie van Hubble konden de astronomen de populatie van bolvormige sterrenhopen in de melkweg identificeren . De Gran Telescopio Canarias (GTC) -telescoop van 10,4 meter en de IAC80-telescoop op de Canarische Eilanden, Spanje, werden ook gebruikt om de waarnemingen van Hubble aan te vullen door de gegevens verder te bestuderen.

"Het is niet genoeg om alleen veel tijd te besteden aan het observeren van het object, maar een zorgvuldige behandeling van de gegevens is van cruciaal belang", legt teamlid Raúl Infante-Sainz van het Instituto de Astrofísica de Canarias in Spanje uit. “Het was daarom belangrijk dat we niet slechts één telescoop / instrument, maar meerdere (zowel op de grond als in de ruimte) gebruikten om dit onderzoek uit te voeren. Met de hoge resolutie van Hubble kunnen we de bolvormige sterrenhopen identificeren en vervolgens met GTC-fotometrie verkrijgen we de fysische eigenschappen. "


Deze afbeelding toont het gebied rond het sterrenstelsel NGC 1052-DF4, gemaakt door de IAC80-telescoop van het Teide Observatorium op Tenerife. De figuur belicht de belangrijkste sterrenstelsels in het gezichtsveld, inclusief NGC 1052-DF4 (midden van de afbeelding) en zijn buurstelsels NGC 1035 (midden links). Credit:M. Montes et al.

Er wordt aangenomen dat bolvormige sterrenhopen ontstaan ​​in de episodes van intense stervorming die sterrenstelsels vormden. Door hun compacte afmetingen en helderheid zijn ze gemakkelijk waarneembaar en daarom zijn ze goede tracers van de eigenschappen van hun gaststelsel. Op deze manier kunnen astronomen, door de ruimtelijke verdeling van de clusters in NGC 1052-DF4 te bestuderen en karakteriseren, inzicht krijgen in de huidige toestand van het sterrenstelsel zelf. De uitlijning van deze clusters suggereert dat ze worden "gestript" van hun gaststelsel, en dit ondersteunt de conclusie dat getijdenverstoring plaatsvindt.

Door het licht van de melkweg te bestuderen, vonden de astronomen ook bewijs van getijdestaarten, die zijn gevormd uit materiaal dat zich van NGC1052-DF4 af beweegt - dit ondersteunt verder de conclusie dat dit een verstorende gebeurtenis is. Aanvullende analyse concludeerde dat de centrale delen van de melkweg onaangetast blijven en dat slechts ∼ 7% van de stellaire massa van de melkweg wordt gehost in deze getijdenstaarten. Dit betekent dat donkere materie, die minder geconcentreerd is dan sterren, voorheen en bij voorkeur uit de melkweg werd verwijderd, en nu begint ook de buitenste stellaire component te worden gestript.

"Dit resultaat is een goede indicator dat, terwijl de donkere materie van de melkweg uit het systeem verdampt is, de sterren nu pas beginnen te lijden onder het verstoringsmechanisme", legt teamlid Ignacio Trujillo van het Instituto de Astrofísica de Canarias in Spanje uit. "Na verloop van tijd zal NGC1052-DF4 worden gekannibaliseerd door het grote systeem rond NGC1035, waarbij ten minste enkele van hun sterren vrij in de ruimte zweven."

De ontdekking van bewijs ter ondersteuning van het mechanisme van getijdenverstoring als verklaring voor de ontbrekende donkere materie in de melkweg heeft niet alleen een astronomisch raadsel opgelost, maar heeft astronomen ook opgelucht. Zonder dit zouden wetenschappers geconfronteerd worden met het herzien van ons begrip van de wetten van de zwaartekracht.

"Deze ontdekking verzoent bestaande kennis over hoe sterrenstelsels ontstaan ​​en evolueren met het meest gunstige kosmologische model," voegde Montes toe.

https://www.spacetelescope.org/news/heic2019/