Een recent verschenen artikel in de Astrofysisch tijdschrift door een team van IAC-onderzoekers laten zien dat staven in sterrenstelsels veel langzamer roteren dan was afgeleid door eerdere werken.

Waarom geloven de meeste astronomen in donkere materie:materie waarvan de samenstelling onbekend is, maar die 80% van de massa van de sterrenstelsels lijkt te vertegenwoordigen? Het concept werd in de jaren dertig uitgevonden door Fritz Zwicky, die het gebruikte om uit te leggen waarom de sterrenstelsels in het Coma-cluster veel sneller bewegen dan kan worden verklaard in termen van hun bekende massa. De meest beslissende stap werd in de jaren 70 gezet door de grote Vera Rubin, die aantoonde dat de buitenste delen van sterrenstelsels veel sneller roteren dan we kunnen verklaren met behulp van de gecombineerde massa van hun sterren, gas, en stof, en de wet van de zwaartekracht van Newton of Einstein. Sindsdien hebben astrofysici het als hun standaardscenario aangenomen dat sterrenstelsels worden omringd door een halo van deze donkere materie, die hun zwaartekrachtvelden domineert. Maar niemand heeft kunnen identificeren waar deze donkere materie van gemaakt is, ondanks de inspanningen van de deeltjesfysici. Dit heeft de onderzoekers gestimuleerd om aanvullende tests te bedenken. Een daarvan werd 20 jaar geleden voorgesteld. De theoretici voorspelden dat de halo's de rotatie van de staven in sterrenstelsels zouden moeten afremmen. Als ze langzaam ronddraaien, zou dit een sterk bewijs zijn van de realiteit van de halo's, maar als ze snel ronddraaien, zou dit twijfel zaaien over hun bestaan ​​en dus twijfel zaaien over het standaardmodel van de moderne kosmologie.

In spiraalstelsels, de sterren van de balk draaien door de zwaartekracht meestal sneller dan hun armen. Rond de galactische kern, er is een zogenaamde "corroderende cirkel", punten op gelijke afstand van het centrum van de melkweg waar de sterren van de balk en die van de rest van de schijf met dezelfde snelheid roteren. Al deze punten vormen de cirkel, en de afstand tussen hen en de kern is de "corotatiestraal", die wetenschapper dankzij observaties kon vinden. Vervolgens, ze bedachten een kwantitatieve methode om de rotatiesnelheid van de staven te onderscheiden. Als de balk langzamer gaat, het punt zou geleidelijk naar buiten bewegen op de schijf. De voorspelling stelde dat als de corotatiestraal zich op een afstand van het galactische centrum zou bevinden die groter is dan 1,4 keer de lengte van de balk zelf, het zou een bewijs zijn dat de lat zou zijn afgeremd door de halo van donkere materie rond de melkweg.

Het is niet eenvoudig om de corotatieradius te meten, maar de afgelopen tien jaar zijn er een aantal metingen gedaan, op enkele tientallen sterrenstelsels, en de gemeten waarden voor de verhouding tussen de corotatiestraal en de staaflengte waren bijna allemaal kleiner dan 1,4. Deze resultaten deden twijfel rijzen over de realiteit van halo's van donkere materie en leken een bedreiging te vormen voor het hele idee van donkere materie. Nutsvoorzieningen, echter, een artikel dat onlangs is gepubliceerd in de Astrofysisch tijdschrift door een team van IAC-onderzoekers, laten zien dat staven in sterrenstelsels veel langzamer roteren dan door eerdere werken was afgeleid.

Hiervoor pasten ze eerst een nieuwe en precieze methode toe, die ze zelf hebben ontwikkeld, voor het meten van corotatieradii, tot meer dan 100 sterrenstelsels. Ze deden ook nieuwe en rigoureuze metingen van de lengtes van de staven, en ging verder met het berekenen van de verhoudingen. De meeste waren inderdaad kleiner dan 1,4, maar dankzij hun methode konden ze dieper graven. Ze berekenden ook de verhouding van de rotatiesnelheid van de staaf tot de rotatiesnelheid van de schijf, en ontdekte dat veel van de bars, vooral de langste, draaien vrij langzaam, wanneer u de schijfrotatiesnelheid als basiseenheid gebruikt. Dit was raadselachtig, omdat deze sterrenstelsels verhoudingen hadden die behoorlijk wat kleiner waren dan 1,4, kwamen sommige van hen dicht bij 1.

"Dus zochten we naar een verklaring", zegt Joan Font "en het enige wat we konden bedenken was dat de staven misschien zowel langer werden als langzamer, zodat de verhouding tussen corotatiestraal en staaflengte niet groter is geworden, ook al vertraagt ​​de halo van de donkere materie ze." Joan, en zijn mede-onderzoeker John Beckman, besloten om Inmaculada Martínez te vragen, een theoreticus die onderzoek doet aan de IAC, om een ​​reeks simulaties uit te voeren om te zien of dit idee zou werken. Ze had al modellen gemaakt van hoe staven zich gedragen als sterrenstelsels evolueren, en ze wist al dat staven de neiging hebben om langer te worden door meer sterren van de schijf op te nemen. "Toen ik een model gebruikte dat is ontworpen om zorgvuldig te kijken hoe een halo van donkere materie een staaf beïnvloedt, Ik ontdekte wel dat de verhouding kleiner dan 1,4 kon worden, zelfs terwijl de balk werd afgeremd door de halo", zegt deze astrofysicus.

De combinatie van deze modellen met waarnemingen heeft donkere materie in galactische halo's "gered", aangezien eerdere simulaties het effect ervan leken te weigeren en controverse op het gebied van astrofysica veroorzaakten. "Nutsvoorzieningen", zegt John Beckman, "we hebben aangetoond dat dit te wijten is aan gebrekkige simulaties die als goed werden beschouwd. De realiteit is dat de snel draaiende staven het in de praktijk nogal langzaam doen".