Geen halo’s van donkere materie

Dwergstelsels zijn kleine, zwakke sterrenstelsels die meestal te vinden zijn in clusters van sterrenstelsels of in de buurt van grote sterrenstelsels. Om deze reden kunnen ze worden beïnvloed door de zwaartekrachtseffecten van hun grotere metgezellen. “We presenteren een innovatieve manier om het standaardmodel te testen op basis van hoeveel dwergstelsels worden verstoord door zwaartekracht en getijden van grotere naburige sterrenstelsels”, zegt Elena Asensio, een doctoraalstudent aan de Universiteit van Bonn en hoofdauteur van het verhaal. Getijden ontstaan ​​wanneer de zwaartekracht van het ene object verschillende delen van een ander object trekt. Deze zijn vergelijkbaar met de getijden van de aarde, die ontstaan ​​omdat de maan sterker trekt aan de kant van de aarde die naar de maan is gericht.

De Fornax Cluster bevat een groot aantal dwergstelsels. Recente waarnemingen tonen aan dat sommige van deze dwergen misvormd lijken, alsof ze gestoord zijn door de clusteromgeving. “Dergelijke verstoringen bij Fornax-dwergen zijn onverwacht volgens het standaardmodel”, zegt Pavel Krupa, een professor aan de Universiteit van Bonn en de Charles Universiteit in Praag. Dit komt omdat, volgens het standaardmodel, de halo’s van donkere materie van deze dwergen hen gedeeltelijk moeten beschermen tegen de getijden die door de massa worden opgewekt.”

De auteurs analyseerden het verwachte niveau van turbulentie van de dwergen, dat afhangt van hun interne kenmerken en hun afstand tot het door de zwaartekracht sterke clustercentrum. Sterrenstelsels met grote maar lichte stellaire massa’s en sterrenstelsels dicht bij het centrum van de cluster zijn gemakkelijk te verstoren of te vernietigen. Ze vergeleken de resultaten met het niveau van waargenomen turbulentie dat blijkt uit beelden die zijn gemaakt met de VLT Survey Telescope van de European Southern Observatory.

“De vergelijking toonde aan dat als men waarnemingen in het standaardmodel wil verklaren,” zei Elena Ascencio, “Fornax-dwergen inderdaad door de zwaartekracht vanuit het zwaartepunt moeten worden vernietigd, zelfs als de getijden die ze op een dwerg doen vierenzestig keer zijn. zwakker dan de eigen zwaartekracht van de dwerg.” Het is niet alleen vanzelfsprekend, maar het druist ook in tegen eerdere studies, die aantoonden dat de externe kracht die nodig is om een ​​dwergstelsel te verstoren ongeveer hetzelfde is als de eigen zwaartekracht van de dwerg.

Tegenstrijdigheid met het standaardmodel

Hieruit concluderen de auteurs dat in het standaardmodel de waargenomen morfologie van Fornax-dwergen niet op een zelfconsistente manier kan worden verklaard. Ze herhaalden de analyse met behulp van Milgromian dynamics (MOND). In plaats van halo’s van donkere materie rond sterrenstelsels aan te nemen, stelt de MOND-theorie een correctie voor voor de Newtoniaanse dynamiek waarin de zwaartekracht een boost ervaart in het lage versnellingsregime.

“We waren er niet zeker van dat dwergstelsels zouden kunnen overleven in de barre omgeving van een galactische menigte bij MOND, vanwege de afwezigheid van beschermende halo’s van donkere materie in dit model – gaf Dr. Indranel Panik van de Universiteit van St. Andrews toe -” maar onze resultaten laten een opmerkelijke overeenkomst zien tussen de waarnemingen en MOND-voorspellingen voor het Fornax-dwergstoornisniveau.

Aku Venhola van de Universiteit van Oulu (Finland) en Stephen Miski van de European Southern Observatory, die co-auteurs zijn van de studie, zeiden.

Dit is niet de eerste keer dat een onderzoek naar het effect van donkere materie op de dynamiek en evolutie van sterrenstelsels heeft geconcludeerd dat waarnemingen het best kunnen worden verklaard als ze niet worden omringd door donkere materie. zei Pavel Krupa, een lid van de “Modeling” van Interdisciplinaire Onderzoeksgebieden en “Materiaal” aan de Universiteit van Bonn.

Dr. Hongsheng Zhao van de Universiteit van St. Andrews voegde toe: “Onze resultaten hebben grote implicaties voor de basisfysica. We verwachten meer gestoorde dwergen te vinden in andere groepen, een voorspelling die andere teams zouden moeten verifiëren.”

Deelnemende instellingen en financiering:

Naast de Universiteit van Bonn omvatte het onderzoek ook de Universiteit van St. Andrews (Schotland), de European Southern Observatory (ESO), de Universiteit van Oulu (Finland) en de Charles University in Praag (Tsjechië). Het onderzoek werd ondersteund door de Universiteit van Bonn, de UK Science and Technology Facilities Council en de German Academic Exchange Service.

de post: Elena Asencio, Indranil Banik, Steffen Mieske, Aku Venhola, Pavel Kroupa, Hongsheng Zhao: Distributie en morfologie van de Fornax Cluster-dwergstelsels suggereren dat ze geen donkere materie hebben. Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society; https://doi.org/10.1093/mnras/stac1765 / https://arxiv.org/abs/2208.02265