en dat is raar Deze foto toont NGC1052 (links), een enorm elliptisch sterrenstelsel dat de buurt domineert waar ook NGC1052-DF2 leeft. NGC1052-DF2 is een ultradiffuus sterrenstelsel op 65 miljoen lichtjaar afstand dat zijn donkere materie lijkt te missen. Ook zijn NGC1042 (de hoofdspiraal) en NGC1048 (de twee op elkaar inwerkende sterrenstelsels rechtsonder) afgebeeld. Adam Block/Mount Lemmon SkyCenter/Universiteit van Arizona, CC BY-SA 3.0

Donkere materie is het fundament waarop alle sterrenstelsels zijn verankerd. Je krijgt het een niet zonder het ander. Of dat dachten we totdat astronomen een spookachtig sterrenstelsel vonden dat niet lijkt te bevatten ieder donkere materie. Het is alsof het universum ons voor de gek houdt door de wetten van de fysica op hun kop te zetten - donkere materie zou daar moeten zijn, maar dat is het niet.

Het is een "game changer" melkweg, astronomen zeggen:en het is als niets dat we ooit eerder hebben gezien.

We kunnen donkere materie misschien niet zien, maar astronomen kan meet de zwaartekrachtseffecten die op normale materie inwerken. Bijvoorbeeld, ze kunnen kijken hoe snel sterren rond een melkwegstelsel cruisen. Wanneer donkere materie aanwezig is, de zwaartekracht van dat sterrenstelsel zal toenemen, waardoor zijn sterren sneller bewegen dan wanneer er alleen normale materie aanwezig zou zijn.

Maar in het geval van NGC1052-DF2 een ultradiffuus sterrenstelsel op 65 miljoen lichtjaar afstand, astronomen hebben ontdekt dat zijn sterren precies zo bewegen als zou worden voorspeld als enkel en alleen de totale massa van al het zichtbare materiaal wordt beschouwd. Met andere woorden, donkere materie lijkt geen zwaartekracht uit te oefenen op normale materie in dat sterrenstelsel. En dat is raar.

"Het vinden van een sterrenstelsel zonder donkere materie is onverwacht omdat dit onzichtbare, mysterieuze substantie is het meest dominante aspect van elk sterrenstelsel, Pieter van Dokkum, van de Yale-universiteit, zei in een verklaring. "Al decenia, we dachten dat sterrenstelsels hun leven beginnen als klodders donkere materie. Daarna gebeurt al het andere:gas valt in de halo's van donkere materie, het gas verandert in sterren, ze bouwen langzaam op, dan krijg je sterrenstelsels zoals de Melkweg. NGC1052-DF2 daagt de standaardideeën uit over hoe we denken dat sterrenstelsels zich vormen."

Ultradiffuse sterrenstelsels zijn op zichzelf al eigenaardigheden, zijn pas in 2015 ontdekt, omdat ze erg moeilijk te detecteren zijn. Echter, het lijkt erop dat deze klasse van sterrenstelsels veel voorkomt, maar geen enkele is zoals NGC1052-DF2.

Het sterrenstelsel werd ontdekt met behulp van de Dragonfly Telephoto Array, een telescoop in New Mexico die op maat is gemaakt om deze ongrijpbare doelen op te sporen. Vervolgens, met behulp van de dubbele 10-meter optische en infraroodtelescopen van het W.M. Keck Observatory op Mauna Kea in Hawaï, de astronomen selecteerden 10 heldere bolvormige sterrenhopen (grote compacte groepen sterren die rond de kern van de melkweg draaien) en gebruikten spectrale gegevens om hun bewegingen te meten. Deze clusters bleken langzamer voort te ploeteren dan verwacht, wat betekent dat er veel minder massa in die melkweg is dan zou worden voorspeld. In feite, er is zo weinig massa dat de onderzoekers tot de verbazingwekkende conclusie zijn gekomen dat er weinig, indien van toepassing, donkere materie daar.

Vervolgwaarnemingen werden gedaan door de Gemini North-telescoop, ook op Mauna Kea, zodat de structuur van de melkweg kon worden bestudeerd. Met de hulp van Tweelingen, de onderzoekers sloten interacties met andere sterrenstelsels uit als de oorzaak van het vreemde tekort aan donkere materie.

"Als er al donkere materie is, het is heel weinig, " zei Van Dokkum in het persbericht. "De sterren in de melkweg kunnen alle massa, en er lijkt geen ruimte te zijn voor donkere materie."

Deze bevinding lijkt te suggereren dat donkere materie "zijn eigen afzonderlijke bestaan ​​heeft, afgezien van andere componenten van sterrenstelsels, " voegde hij eraan toe. En dit maakt het bestaan ​​van NGC1052-DF2 een mysterie. Als het geen donkere materie heeft, hoe is het zelfs geëvolueerd tot een sterrenstelsel?

In hun studie gepubliceerd in het 29 maart nummer van Nature, Het team van van Dokkum speculeert dat een catastrofale gebeurtenis in de melkweg alle donkere materie heeft verwijderd en alle stervormende gassen heeft weggeblazen. Alternatief, het nabije massieve elliptische sterrenstelsel NGC 1052 kan miljarden jaren geleden een rol hebben gespeeld in het gebrek aan donkere materie van NGC1052-DF2 toen het de vroege en gewelddadige stadia van evolutie doormaakte.

Nutsvoorzieningen, de onderzoekers verdiepen zich in Hubble Space Telescope-waarnemingen van soortgelijke sterrenstelsels om misschien meer te vinden zonder donkere materie. Als ze meer vinden, dan kunnen ultradiffuse en zwakke sterrenstelsels de norm zijn als er geen donkere materie aanwezig is. En dat is een fascinerende ontwikkeling in ons begrip van hoe sterrenstelsels evolueren.

"Elk sterrenstelsel dat we eerder kenden, heeft donkere materie, en ze vallen allemaal in bekende categorieën zoals spiraalvormige of elliptische sterrenstelsels, ' concludeerde Van Dokkum. 'Maar wat zou je krijgen als er helemaal geen donkere materie zou zijn? Misschien is dit wat je zou krijgen."

Dat is nu snel

Vraag je je af hoe snel een ster precies beweegt? De zon raast voort met een bescheiden 201 kilometer per seconde, of 450, 000 mijl (724, 204 kilometer) per uur. Dat is niets vergeleken met de snelheid van hypervelocity-sterren, die miljoenen mijlen per uur kunnen afleggen.