We leven in een grootstedelijk sterrenstelsel. De Melkweg is zo groot dat er satellietstelsels omheen draaien, net zoals de maan om de aarde draait. Deze arrangementen vertellen ons veel over de geheimen van het universum - van hoe sterrenstelsels zich vormen tot de mysterieuze aard van donkere materie.

Twee nieuwe studies hebben steeds meer onthuld over deze 'groupie'-sterrenstelsels rond de Melkweg, inclusief bewijs dat grote satellietstelsels hun eigen kleine satellieten kunnen meenemen wanneer ze in een baan rond de Melkweg worden gezogen. Wetenschappers hebben ook informatie verzameld over de halo's van donkere materie die deze sterrenstelsels omringen, evenals een voorspelling dat ons eigen sterrenstelsel nog eens 100 of zo zeer zwakke satellietstelsels zou moeten herbergen in afwachting van ontdekking.

Het onderzoek, mede geleid door de Universiteit van Chicago Asst. Prof. Alex Drlica-Wagner in samenwerking met wetenschappers van SLAC National Accelerator Laboratory en de University of Wisconsin-Madison, werd gepubliceerd in de aprileditie van de the Astrofysisch tijdschrift . Het leunt zwaar op gegevens van de Dark Energy Survey, een baanbrekende poging om de lucht in kaart te brengen onder leiding van Fermi National Accelerator Laboratory en de Universiteit van Chicago.

"De gegevens van de Dark Energy Survey geven ons een ongekende gevoeligheid voor de kleinste, oudste, en de meeste door donkere materie gedomineerde sterrenstelsels, " zei Drlica-Wagner. "Deze zwakke sterrenstelsels kunnen ons veel leren over hoe sterren en sterrenstelsels ontstaan."

Het licht van sterrenstelsels op donkere materie

Astronomen weten al lang dat de Melkweg satellietstelsels heeft, waaronder de opmerkelijke Grote Magelhaense Wolk, die op het zuidelijk halfrond met het blote oog kan worden waargenomen, maar dankzij onderzoek met grote telescopen, de lijst met bekende satellieten is de afgelopen twee decennia toegenomen tot ongeveer 60.

Deze sterrenstelsels vertellen ons veel over de kosmos, inclusief hoeveel donkere materie er nodig is om een ​​sterrenstelsel te vormen, hoeveel satellietstelsels we moeten verwachten rond de Melkweg te vinden, en of sterrenstelsels hun eigen satellieten in een baan om de onze kunnen brengen - een belangrijke voorspelling van het meest populaire model van donkere materie. (Het antwoord op die laatste vraag lijkt een volmondig "ja" te zijn.)

"We wilden de vraag rigoureus beantwoorden:wat is het zwakste sterrenstelsel dat onze telescopen kunnen detecteren?" zei Drlica-Wagner.

Om deze vraag te beantwoorden, ze simuleerden meer dan een miljoen kleine satellietstelsels, ingebed in grote astronomische datasets, en gebruikten hun zoekalgoritmen om ze opnieuw te extraheren. Hierdoor konden ze bepalen welke sterrenstelsels konden worden gedetecteerd en welke te zwak waren voor de huidige telescopen. Vervolgens combineerden ze deze informatie met grote numerieke simulaties van clustering van donkere materie om de totale populatie van satellieten rond de Melkweg te voorspellen (inclusief zowel degenen die we kunnen zien, en degenen die we niet kunnen).

Het resultaat was een voorspelling dat er nog ongeveer 100 sterrenstelsels in een baan om de Melkweg moeten worden ontdekt. Als de "ontbrekende" 100 sterrenstelsels worden ontdekt, dit zou helpen het model van de onderzoekers te bevestigen dat donkere materie en melkwegvorming met elkaar verbindt.

"Een van de meest opwindende dingen van dit werk is dat we onze metingen van satellietstelsels kunnen gebruiken om microscopische eigenschappen van donkere materie te begrijpen, ' zei Drlica-Wagner.

Het leidende model voor donkere materie is dat het een subatomair deeltje is, zoals een elektron of een proton, die in het vroege heelal werd gevormd. Als deze deeltjes donkere materie heel licht waren, ze hadden een zeer hoge snelheid kunnen hebben, wat het voor donkere materie moeilijk zou maken om samen te klonteren en de sterrenstelsels te vormen die we vandaag zien. Dus, door een groot aantal kleine sterrenstelsels te observeren, het is mogelijk om een ​​ondergrens te stellen aan hoeveel massa een donkeremateriedeeltje zou kunnen hebben, zeiden de wetenschappers.

"De deeltjesaard van donkere materie kan waarneembare gevolgen hebben voor de sterrenstelsels die we zien, zei Drlica-Wagner.