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Forscher entdecken seltsame Galaxie – „Herausforderung für das Standardmodell“

Dunkle Materie gilt als wichtiger Bestandteil von Galaxien. Umso überraschter zeigen sich Forschende, dass NGC 1277 ein gewaltiges Defizit aufweist.

Galaxie
u00a9 Getty Images/ Xuanyu Han

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Einem internationalen Forschungsteam unter der Leitung des Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) und der Universität von La Laguna (ULL) ist ein bemerkenswerter Fund gelungen: Die massereiche Galaxie NGC 1277 weist keine Anzeichen für Dunkle Materie auf. Diese Entdeckung widerspricht der vorherrschenden Auffassung, dass massereiche Galaxien erhebliche Mengen an dunkler Materie beherbergen sollten.

Galaxie NGC 1277 fehlt es an Dunkler Materie

NGC 1277 wird als „Reliktgalaxie“ bezeichnet. Dabei handelt es sich um eine Kategorie von Galaxien, die nicht mit anderen in Wechselwirkung getreten sind und als Überbleibsel des frühen Universums gelten. Diese seltenen Sternhaufen liefern wertvolle Erkenntnisse über die Entstehung der ersten ihrer Art. Die Forschenden beobachteten NGC 1277 mit einem Integralfeld-Spektrographen. Anschließend erstellten sie kinematische Karten, um die Massenverteilung der Galaxie bis zu einem Radius von 20.000 Lichtjahren zu bestimmen.

Erstaunlicherweise stellten sie fest, dass die Massenverteilung ausschließlich aus Sternen besteht, was darauf hindeutet, dass es so gut wie keine oder höchstens weniger als fünf Prozent Dunkle Materie gibt.

Dunkle Materie ist eine hypothetische Form von Materie, die sich nicht durch elektromagnetische Strahlung, wie Licht oder Radio-Wellen, nachweisen lässt. Sie macht jedoch nach Schätzungen rund 85 Prozent der gesamten Materie im Universum aus. Ihre Existenz wird vor allem durch ihre gravitativen Auswirkungen auf die Bewegung und Struktur von Galaxien und Galaxienhaufen sowie durch ihre Rolle in der Kosmologie und der Strukturbildung im Universum postuliert.

„Herausforderung für das Standardmodell“

Aktuelle kosmologische Modelle sagen voraus, dass eine Galaxie mit der Masse von NGC 1277 zwischen zehn und 70 Prozent ihrer Masse in Form von dunkler Materie enthalten sollte. „Diese Diskrepanz zwischen den Beobachtungen und dem, was wir erwarten würden, ist ein Rätsel und vielleicht sogar eine Herausforderung für das Standardmodell“, bemerkt Ignacio Trujillo, ein Forscher am IAC und der ULL, der an der Studie beteiligt war.

Im Rahmen ihrer im Fachjournal Astronomy & Astrophysics veröffentlichten Studie schlagen die Forschenden zwei mögliche Erklärungen vor:

  1. Die Gravitationswechselwirkung innerhalb des Galaxienhaufens könnte der Galaxie ihre Dunkle Materie entzogen haben.
  2. Die Dunkle Materie könnte während der Entstehung der Galaxie durch die Verschmelzung protogalaktischer Fragmente ausgestoßen worden sein.

Trotz dieser Hypothesen liefert keine von ihnen eine vollständig zufriedenstellende Antwort, so dass das Rätsel der fehlenden dunklen Materie in NGC 1277 ungelöst bleibt. Um diesem Rätsel auf den Grund zu gehen, plant das Team weitere Beobachtungen mit dem WEAVE-Instrument am William-Herschel-Teleskop (WHT) des Roque de los Muchachos-Observatorium auf La Palma.

Quelle: Instituto de Astrofísica de Canarias; „The massive relic galaxy NGC 1277 is dark matter deficient“ (Astronomy & Astrophysics, 2023)

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