Ze worden sterrenstelsels met een lage oppervlaktehelderheid genoemd en het is dankzij hen dat er belangrijke bevestigingen en nieuwe informatie zijn verkregen over een van de grootste mysteries van de kosmos:donkere materie. "We hebben ontdekt dat schijfsterrenstelsels kunnen worden weergegeven door een universele relatie. in deze studie analyseerden we de zogenaamde Low-Surface-Brightness (LSB) sterrenstelsels, een bepaald type melkwegstelsel met een roterende schijf, zo genoemd omdat ze een lage dichtheid hebben, " zegt Chiara di Paolo, astrofysicus bij SISSA en hoofdauteur van een studie die onlangs is gepubliceerd in MNRAS samen met Paolo Salucci (astrofysicus bij SISSA) en Erkurt Adnan (Universiteit van Istanbul).

De onderzoekers analyseerden de snelheid waarmee de sterren en gassen die het onderwerp van het onderzoek vormen, roteren, opmerkend dat de LSB's ook een zeer homogeen gedrag vertonen. Dit resultaat consolideert verschillende aanwijzingen over de aanwezigheid en het gedrag van donkere materie, nieuwe scenario's openen over zijn interacties met heldere materie.

Lichten en schaduwen op materie

Het is er, maar je kunt het niet zien. Donkere materie lijkt goed te zijn voor ongeveer 90% van de massa van het heelal; het heeft effecten die kunnen worden gedetecteerd op de andere objecten in de kosmos, en toch kan het niet direct worden waargenomen omdat het geen licht uitstraalt (althans op de manier waarop tot nu toe is gezocht). Een van de methoden om het te bestuderen is die van rotatiekrommen van de sterrenstelsels, systemen die de trend van de snelheid van sterren beschrijven op basis van hun afstand tot het centrum van de melkweg. De waargenomen variaties houden verband met de gravitatie-interacties als gevolg van de aanwezigheid van sterren en met de donkere component van materie. Bijgevolg, de rotatiecurven zijn een goede manier om informatie over de donkere materie te krijgen op basis van de effecten ervan op wat mogelijk is waar te nemen. Vooral, de analyse van de rotatiecurven kan afzonderlijk worden uitgevoerd of op groepen sterrenstelsels die vergelijkbare kenmerken hebben volgens de universele rotatiecurve (URC)-methode.

De nieuwigheid van het onderzoek is dat de URC-methode voor het eerst is toegepast, al gebruikt voor andere soorten sterrenstelsels, tot een grote steekproef van sterrenstelsels met een lage oppervlaktehelderheid, vergelijkbare resultaten krijgen. "We hebben rotatiekrommen van verschillende LSB-sterrenstelsels vergeleken en ontdekten dat er geen discontinuïteit is maar geleidelijke en geordende variaties, beginnend van klein tot groot. Iets soortgelijks werd ook waargenomen voor spiraalstelsels, " legt Salucci uit, de andere auteur van de studie:"Deze methode werd voor het eerst toegepast in 1996, en tot op heden is gebleken dat alle schijven, spiraal, dwerg en nu ook de LSB-sterrenstelsels kunnen worden weergegeven door een universele relatie. Dit betekent dat we een geordende trend kunnen uitdrukken door middel van een formule die, rekening houden met zeer weinig parameters, beschrijft hoe donkere materie en lichtgevende materie zijn verdeeld."

Nieuwe mogelijke scenario's

Zoals vaak gebeurt in wetenschappelijk onderzoek, het onderzoek heeft nog meer verrassende en onverwachte resultaten opgeleverd. "We hebben schaalverhoudingen ontdekt tussen de eigenschappen van de stellaire schijf en die van de halo van donkere materie, bijvoorbeeld een relatie tussen de afmetingen van de stellaire schijven en de afmetingen van het interne gebied met een constante dichtheid van de halo van donkere materie, " legt Chiara Di Paolo uit. "Bovendien, door de relaties gevonden in de LSB te vergelijken met die verkregen in verschillende soorten sterrenstelsels, we hebben ontdekt dat ze allemaal bijna toeval zijn. En het was een grote verrassing om te verifiëren dat sterrenstelsels met een heel verschillende morfologie en geschiedenis dezelfde relaties vertonen tussen de eigenschappen van donkere materie en die van lichtgevende materie." samen met enkele specifieke kenmerken van LSB-sterrenstelsels, opent een nieuwe reeks scenario's, waaronder die van het bestaan ​​van een ander type directe interactie, naast de zwaartekracht, tussen de twee soorten materie die sterrenstelsels vormen. Een fascinerend idee dat geverifieerd moet worden door nieuwe waarnemingen.