Forschung

Keine Spur von Halos aus dunkler Materie

08.08.2022 - Verzerrung der Fornax-Zwerggalaxien nicht in Einklang mit Vorhersagen des kosmologischen Standardmodels.

Der Fornax-Haufen enthält viele Zwerg­galaxien. Jüngste Beobach­tungen zeigen, dass einige dieser Zwerg­galaxien verzerrt erscheinen, als wären sie durch die Umgebung des Haufens gestört worden. „Solche Störungen erwartet man nach dem Standard­modell nicht“, sagt Pavel Kroupa von der Uni Bonn. „Das liegt daran, dass nach diesem Modell die Halos aus dunkler Materie die Zwerg­galaxien größten­teils vor den Gezeiten des Haufens schützen.“ Solche Gezeiten entstehen, wenn die Schwerkraft eines Objekts auf verschiedene Teile eines anderen Objekts wirkt.

„Wir stellen eine innovative Methode zur Über­prüfung des Standard­modells vor, die darauf beruht zu unter­suchen, wie stark Zwerg­galaxien durch die Schwerkraft von nahe­ge­legenen größeren Galaxien gestört werden“, erläutert Elena Asencio von der Uni Bonn. Das Team analy­sierte das erwartete Ausmaß der Störung der Fornax-Zwerg­galaxien, das von ihren inneren Eigen­schaften und ihrer Entfernung zum gravi­ta­tiven Zentrum des Haufens abhängt: Galaxien mit großer Ausdehnung, aber geringer stellarer Masse und Galaxien in der Nähe des Haufen­zentrums werden leichter gestört oder zerstört. Die Ergebnisse verglichen sie mit dem beob­achteten Störungs­grad anhand von Bildern des VLT Survey Teleskops der Euro­pä­ischen Süd­stern­warte.

Das Ergebnis des Vergleichs: Um die Beobach­tungen mit dem Standard­modell zu erklären, müssten die Fornax-Zwerg­galaxien bereits durch die Gravitation des Haufen­zentrums zerstört werden, selbst wenn die Gezeiten, die auf eine Zwerg­galaxie wirken, vier­und­sechzig­mal schwächer sind als ihre Eigen­gravitation. Das wider­spricht jedoch früheren Studien, die zeigten, dass die externe Kraft, die nötig ist, um eine Zwerg­galaxie zu stören, ungefähr so groß ist wie ihre Eigen­gravitation.

Daraus schlossen die Forscher, dass es im Standard­modell nicht möglich ist, die beob­ach­teten Erscheinungs­formen der Fornax-Zwerg­galaxien auf eine in sich wider­spruchs­freie Weise zu erklären. Das Team wieder­holte die Analyse mithilfe der Milgromschen Dynamik. Nach dieser Theorie gehorcht die Anziehung zwischen zwei Massen nur bis zu einem bestimmten Punkt den Newtonschen Gesetzen. Bei sehr kleinen Beschleunigungen, wie sie in Galaxien vorherrschen, wird sie dagegen erheblich stärker. Daher reißen Galaxien durch ihre Dreh­ge­schwin­digkeit auch nicht ausein­ander.

„Wir waren uns nicht sicher, ob die Zwerg­galaxien in der Lage sein würden, die extreme Umgebung eines Galaxien­haufens in der Milgromschen Dynamik zu überleben, da es in diesem Modell keine schützenden Halos aus dunkler Materie gibt“, sagt Indranil Banik von der University of St. Andrews. „Aber unsere Ergebnisse zeigen eine bemerkens­werte Über­ein­stimmung zwischen den Beobach­tungen und den Erwartungen für das Ausmaß der Störung der Fornax-Zwerg­galaxien.“ Es ist nicht das erste Mal, dass eine Studie, die die Aus­wirkungen der dunklen Materie auf die Dynamik und Entwicklung von Galaxien untersucht, zu dem Schluss komme, dass die Beobach­tungen besser dadurch erklärt werden können, dass die Galaxien nicht von dunkler Materie umgeben sind. Die Forscher erwarten, dass mehr gestörte Zwerg­galaxien in anderen Haufen gefunden werden – eine Vorher­sage, die nun von anderen Teams über­prüft werden sollte.

U. Bonn / RK

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