Mystery of Galaxy's ontbrekende donkere materie verdiept

That's one small step for a man, a giant leap for mankind, dat waren de woorden van Neill Armstrong toen hij zijn eerste stap op de maan zette. De ruimte en het universum interesseren ons allemaal, vind hier alles terug over ons zonnestelstel, de NASA, geplande ruimte missies en andere gebeurtenissen die ons allemaal aangaan.
Plaats reactie
Gebruikersavatar
univers
Observer
Berichten: 33354
Lid geworden op: 27 jan 2013, 11:10

Mystery of Galaxy's ontbrekende donkere materie verdiept

Bericht door univers » 18 jun 2021, 09:56

Toen astronomen die NASA's Hubble-ruimtetelescoop gebruikten, een vreemd sterrenstelsel ontdekten dat eruitzag alsof het niet veel donkere materie bevatte, dachten sommigen dat de bevinding moeilijk te geloven was en zochten ze naar een eenvoudigere verklaring.

Donkere materie is tenslotte de onzichtbare lijm die het grootste deel van de materie van het universum vormt. Alle sterrenstelsels lijken erdoor te worden gedomineerd; in feite wordt aangenomen dat sterrenstelsels zich vormen in immense halo's van donkere materie.

Afbeelding
Deze momentopname van de Hubble-ruimtetelescoop onthult een ongewoon "doorzichtig" melkwegstelsel. De gigantische kosmische katoenen bal is zo diffuus en zijn oude sterren zo verspreid dat verre sterrenstelsels op de achtergrond er doorheen kunnen worden gezien. Dit galactische excentrieke sterrenstelsel wordt een ultradiffuus sterrenstelsel genoemd en is bijna net zo breed als de Melkweg, maar het bevat slechts 1/200ste van het aantal sterren als ons sterrenstelsel. Het spookachtige sterrenstelsel lijkt geen opvallend centraal gebied, spiraalarmen of schijf te hebben. Onderzoekers berekenden een nauwkeurigere afstand tot het sterrenstelsel, NGC 1052-DF2 of DF2 genaamd, door Hubble te gebruiken om ongeveer 5.400 verouderende rode reuzensterren te observeren. Rode reuzensterren bereiken allemaal dezelfde piekhelderheid, dus het zijn betrouwbare maatstaven om afstanden tot sterrenstelsels te meten. Het onderzoeksteam schat dat DF2 72 miljoen lichtjaar van de aarde verwijderd is. Ze zeggen dat de afstandsmeting hun bewering bevestigt dat DF2 geen donkere materie heeft, de onzichtbare lijm die het grootste deel van de inhoud van het universum vormt. Het sterrenstelsel bevat maximaal 1/400ste van de hoeveelheid donkere materie die de astronomen hadden verwacht. De waarnemingen zijn tussen december 2020 en maart 2021 gedaan met Hubble's Advanced Camera for Surveys.
Credits: WETENSCHAP: NASA, ESA, STScI, Zili Shen (Yale), Pieter van Dokkum (Yale), Shany Danieli (IAS) BEELDVERWERKING: Alyssa Pagan (STScI)

Dus het vinden van een sterrenstelsel zonder de onzichtbare dingen is een buitengewone bewering die de conventionele wijsheid uitdaagt. Het zou de potentie hebben om theorieën over de vorming en evolutie van sterrenstelsels omver te werpen.

Om hun oorspronkelijke bevinding te versterken, voor het eerst gerapporteerd in 2018 ( Dark Matter Goes Missing in Oddball Galaxy (hubblesite.org) ), volgde een team van wetenschappers onder leiding van Pieter van Dokkum van Yale University in New Haven, Connecticut, hun eerste onderzoek op met een robuustere Hubble-blik op de melkweg, genaamd NGC 1052-DF2. Wetenschappers noemen het gewoon 'DF2'.

"We gingen erop uit met onze eerste Hubble-waarnemingen van dit sterrenstelsel in 2018", zei Van Dokkum. "Ik denk dat mensen gelijk hadden om het in twijfel te trekken omdat het zo'n ongebruikelijk resultaat is. Het zou leuk zijn als er een simpele verklaring was, zoals een verkeerde afstand. Maar ik denk dat het leuker en interessanter is als het echt een raar sterrenstelsel is."

Het bepalen van de hoeveelheid donkere materie in het sterrenstelsel hangt af van nauwkeurige metingen van hoe ver het van de aarde verwijderd is.

Als DF2 zo ver van de aarde verwijderd is als het team van Van Dokkum beweert, is de hoeveelheid donkere materie in het sterrenstelsel misschien maar een paar procent. De conclusie van het team is gebaseerd op de bewegingen van de sterren in de melkweg; hun snelheden worden beïnvloed door de zwaartekracht. De onderzoekers ontdekten dat het waargenomen aantal sterren verantwoordelijk is voor de totale massa van de melkweg, en dat er niet veel ruimte meer is voor donkere materie.

Als DF2 echter dichter bij de aarde zou staan, zoals sommige astronomen beweren, zou het intrinsiek zwakker en minder massief zijn. Het sterrenstelsel zou daarom donkere materie nodig hebben om de waargenomen effecten van de totale massa te verklaren.

Afbeelding
Deze afbeelding van de Hubble-ruimtetelescoop biedt een greep uit verouderende rode sterren in het ultradiffuse sterrenstelsel NGC 1052-DF2 of DF2.
Deze afbeelding van de Hubble-ruimtetelescoop biedt een greep uit verouderende rode sterren in het ultradiffuse sterrenstelsel NGC 1052-DF2 of DF2. Het sterrenstelsel blijft astronomen in verwarring brengen omdat het donkere materie mist, een onzichtbare vorm van materie die de zwaartekrachtslijm levert om sterrenstelsels bij elkaar te houden. Het precies vaststellen van de afstand van de melkweg tot de aarde is een stap in de richting van het oplossen van het mysterie. De close-up rechts onthult de vele ouder wordende rode reuzensterren aan de rand van de melkweg die worden gebruikt als intergalactische mijlpalen. Onderzoekers berekenden een nauwkeuriger afstand tot DF2 door Hubble te gebruiken om ongeveer 5.400 rode reuzen te observeren. Deze oudere sterren bereiken allemaal dezelfde piekhelderheid, dus het zijn betrouwbare maatstaven om afstanden tot sterrenstelsels te meten. Het onderzoeksteam schat dat DF2 72 miljoen lichtjaar van de aarde verwijderd is. Ze zeggen dat de afstandsmeting hun bewering bevestigt dat DF2 geen donkere materie heeft. Het sterrenstelsel bevat maximaal 1/400ste van de hoeveelheid donkere materie die de astronomen hadden verwacht, gebaseerd op theorie en waarnemingen van veel andere sterrenstelsels. Dit galactische excentrieke sterrenstelsel, dat een ultradiffuus sterrenstelsel wordt genoemd, is bijna net zo breed als de Melkweg, maar bevat slechts 1/200ste van het aantal sterren als ons sterrenstelsel. Het spookachtige sterrenstelsel lijkt geen opvallend centraal gebied, spiraalarmen of schijf te hebben. De waarnemingen zijn tussen december 2020 en maart 2021 gedaan met Hubble's Advanced Camera for Surveys. de galactische excentriekeling is bijna net zo breed als de Melkweg, maar bevat slechts 1/200ste van het aantal sterren als onze melkweg. Het spookachtige sterrenstelsel lijkt geen opvallend centraal gebied, spiraalarmen of schijf te hebben. De waarnemingen zijn tussen december 2020 en maart 2021 gedaan met Hubble's Advanced Camera for Surveys. de galactische excentriekeling is bijna net zo breed als de Melkweg, maar bevat slechts 1/200ste van het aantal sterren als onze melkweg. Het spookachtige sterrenstelsel lijkt geen opvallend centraal gebied, spiraalarmen of schijf te hebben. De waarnemingen zijn tussen december 2020 en maart 2021 gedaan met Hubble's Advanced Camera for Surveys.
Credits: WETENSCHAP: NASA, ESA, STScI, Zili Shen (Yale), Pieter van Dokkum (Yale), Shany Danieli (IAS) BEELDVERWERKING: Alyssa Pagan (STScI)

Een betere maatstaf
Teamlid Zili Shen, van de Yale University, zegt dat de nieuwe Hubble-waarnemingen hen helpen te bevestigen dat DF2 niet alleen verder van de aarde is dan sommige astronomen suggereren, maar ook iets verder weg dan de oorspronkelijke schattingen van het team.

De nieuwe schatting van de afstand is dat DF2 72 miljoen lichtjaar is, in tegenstelling tot 42 miljoen lichtjaar, zoals gerapporteerd door andere onafhankelijke teams. Dit plaatst de melkweg verder dan de oorspronkelijke Hubble 2018-schatting van 65 lichtjaar afstand.

Het onderzoeksteam baseerde zijn nieuwe resultaat op lange belichtingen met Hubble's Advanced Camera for Surveys, die een dieper beeld van de melkweg biedt voor het vinden van een betrouwbare maatstaf om de afstand te bepalen. Ze richtten zich op verouderende rode reuzensterren aan de rand van de melkweg die allemaal dezelfde piekhelderheid in hun evolutie bereiken. Astronomen kunnen de intrinsieke helderheid van de sterren gebruiken om enorme intergalactische afstanden te berekenen. "Het bestuderen van de helderste rode reuzen is een gevestigde afstandsindicator voor nabije sterrenstelsels", legt Shen uit.

De meer nauwkeurige Hubble-metingen bevestigen de eerste conclusie van de onderzoekers van een sterrenstelsel met een tekort aan donkere materie, zeggen teamleden. Dus het mysterie waarom DF2 het grootste deel van zijn donkere materie mist, bestaat nog steeds.

"Voor bijna elk sterrenstelsel waar we naar kijken, zeggen we dat we het grootste deel van de massa niet kunnen zien omdat het donkere materie is", legt Van Dokkum uit. "Wat je ziet is slechts het topje van de ijsberg met Hubble. Maar in dit geval, wat je ziet is wat je krijgt. Hubble laat echt het hele ding zien. Dat is het. Het is niet alleen het topje van de ijsberg, het is de hele ijsberg ."

Het wetenschappelijke artikel van het team is verschenen in The Astrophysical Journal Letters .

Een sluipend sterrenstelsel
DF2 is een gigantische kosmische katoenen bal die van Dokkum een ​​"doorzichtig sterrenstelsel" noemt, waar de sterren verspreid zijn. De galactische excentriekeling is bijna net zo breed als de Melkweg, maar bevat slechts 1/200ste van het aantal sterren als onze melkweg.

Het spookachtige sterrenstelsel lijkt geen opvallend centraal gebied, spiraalarmen of schijf te hebben. Het team schat dat DF2 maximaal 1/400ste van de hoeveelheid donkere materie bevat dan astronomen hadden verwacht. Hoe het sterrenstelsel is ontstaan, blijft een compleet mysterie op basis van de laatste metingen van het team.


Toen astronomen met behulp van NASA's Hubble-ruimtetelescoop een vreemd sterrenstelsel ontdekten dat eruitziet alsof het niet veel donkere materie bevat, dachten sommigen dat de bevinding moeilijk te geloven was en zochten ze naar een eenvoudigere verklaring. Donkere materie is tenslotte de onzichtbare lijm die het grootste deel van de inhoud van het universum vormt. Alle sterrenstelsels worden erdoor gedomineerd; in feite wordt aangenomen dat sterrenstelsels zich vormen in immense halo's van donkere materie. Dus het vinden van een sterrenstelsel zonder de onzichtbare dingen is een buitengewone bewering die de conventionele wijsheid uitdaagt. Het zou de potentie hebben om theorieën over de vorming en evolutie van sterrenstelsels omver te werpen.
Credits: NASA's Goddard Space Flight Center
DF2 is niet het enige sterrenstelsel zonder donkere materie. Shany Danieli van het Institute for Advanced Study in Princeton, New Jersey, gebruikte Hubble in 2020 om een ​​nauwkeurige afstand te verkrijgen tot een ander spookachtig sterrenstelsel, NGC 1052-DF4 (of gewoon DF4) genaamd, dat blijkbaar ook geen donkere materie heeft. In dit geval suggereren sommige wetenschappers echter dat de donkere materie mogelijk uit het melkwegstelsel is gestript als gevolg van getijdenkrachten van een ander sterrenstelsel.

De onderzoekers denken dat zowel DF2 als DF4 lid waren van een verzameling sterrenstelsels. De nieuwe Hubble-waarnemingen laten echter zien dat de twee sterrenstelsels 6,5 miljoen lichtjaar van elkaar verwijderd zijn, verder uit elkaar dan ze eerst dachten. Het lijkt er ook op dat DF2 is weggedreven van de groepering en geïsoleerd is in de ruimte.

Beide sterrenstelsels werden ontdekt met de Dragonfly Telephoto Array in het observatorium New Mexico Skies.

"Ze zaten waarschijnlijk allebei in dezelfde groep en werden tegelijkertijd gevormd", zei Danieli. "Dus misschien was er iets speciaals in de omgeving waar ze werden gevormd."

De onderzoekers jagen op meer van deze vreemde sterrenstelsels. Andere teams van astronomen zijn ook aan het zoeken. In 2020 ontdekte een groep onderzoekers 19 ongewone dwergstelsels waarvan ze zeggen dat ze een tekort aan donkere materie hebben ( Off the Baryonic Tully-Fisher Relation: A Population of Baryon-dominated Ultra-diffuse Galaxies - IOPscience ). Er zijn echter nog veel meer donkere materieloze sterrenstelsels nodig om het mysterie op te lossen.

Toch denkt Van Dokkum dat het vinden van een sterrenstelsel zonder donkere materie astronomen iets vertelt over de onzichtbare substantie. "In onze paper van 2018 suggereerden we dat als je een sterrenstelsel hebt zonder donkere materie, en andere soortgelijke sterrenstelsels lijken het te hebben, dat betekent dat donkere materie echt bestaat en bestaat", zei Van Dokkum. "Het is geen luchtspiegeling."

De Hubble Space Telescope is een project van internationale samenwerking tussen NASA en ESA (European Space Agency). NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, beheert de telescoop. Het Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Maryland, voert Hubble-wetenschappelijke operaties uit. STScI wordt voor NASA beheerd door de Association of Universities for Research in Astronomy in Washington, DC

https://www.nasa.gov/feature/goddard/20 ... er-deepens
Een mens is net een open boek, je moet het enkel kunnen lezen.

Plaats reactie