Physiker erklären mysteriöse dunkle Materie Mangel in Galaxienpaar

Dunkle Materie ist nicht leuchtende und kann nicht direkt zu sehen ist. Thought 85% der Materie im Universum zu machen, ihre Natur ist nicht gut verstanden. Im Gegensatz zu normaler Materie, ist es nicht absorbieren, reflektiert oder emittieren Licht, ist es schwierig zu erkennen, zu machen.

Die vorherrschenden dunklen Materie der Theorie, als kalten dunklen bekannt Materie oder CDM nimmt dunkle Materieteilchen kollisions sind, abgesehen von der Schwerkraft. Eine neuere zweite Theorie, selbstzusammenwirkenden dunkle Materie bezeichnet, oder SIDM schlägt dunklen Materieteilchen selbst Interact durch eine neue dunkele Kraft. Beide Theorien erklären, wie die Gesamtstruktur des Universums auftaucht, aber sie vorhersagen verschiedene dunkle Materie Verteilungen in den inneren Bereichen einer Galaxie. SIDM legt nahe, dunkle Materie Teilchen stark miteinander kollidieren in einem inneren Halo der Galaxie, in der Nähe der Mitte.

Typischerweise wird eine sichtbare Galaxie von einer unsichtbaren dunklen Materie Halo gehostete, ein konzentriertes Klumpen von Material, wie eine Kugel geformt, dass die Galaxie umgibt und zusammen durch Gravitationskräfte gehalten. Jüngste Beobachtungen von zwei ultra-diffusen Galaxien NGC 1052 und NGC-DF2 1052-DF4, zeigt jedoch, dass dieses Paar von Galaxien enthält sehr wenig, wenn überhaupt, dunkle Materie, herausfordernde Physiker des Verständnis der Galaxienbildung. Astrophysikalische Beobachtungen legen nahe NGC 1052-DF2 und NGC 1052-DF4 sind wahrscheinlich Satellitengalaxien von NGC1052.

„Es wird allgemein angenommen, dass dunkle Materie die Gesamtmasse in einer Galaxie dominiert“, sagte Hai-Bo Yu, ein Associate Professor für Physik und Astronomie an der UCR, der die Studie leitete. „Beobachtungen von NGC 1052-DF2 und -DF4 zeigen jedoch, dass das Verhältnis ihrer dunklen Materie zu ihren Sternmassen etwa 1 ist, die 300-mal niedriger ist als erwartet. Die Diskrepanz zu beheben, als wir, dass die DF2 und DF4 Halos kann verlieren einen Großteil ihrer Masse durch gravitative Wechselwirkungen mit dem massiven NGC 1052 Galaxie.“

Mit ausgefeilten Simulationen, reproduzierte das UCR-geführte Team die Eigenschaften von NGC 1052-DF2 und NGC 1052-DF4 durch Gezeiten Strippen, das Abstreifen von Material durch galaktische Gezeitenkräfte, die von NGC1052. Da die Satellitengalaxien können nicht die gestrippt Masse mit ihrer eigenen Schwerkraft halten, wird es effektiv zu NGC 1052 der Masse gegeben.

Die Forscher betrachteten sowohl CDM und SIDM Szenarien. Ihre Ergebnisse, veröffentlicht in Physical Review Letters, zeigen SIDM Formen dunkler Materie-defizienten Galaxien wie NGC 1052-DF2 und -DF4 weit günstiger als CDM, wie die Gezeitenmasseverlust des inneren Halo mehr von Bedeutung ist und die Sternverteilung ist mehr diffundieren in SIDM.

Die Forschungsarbeit wurde als „Herausgeber Vorschlag“ von der Zeitschrift, eine Ehre, die nur ein paar ausgewählten Papiere erhalten jede Woche ausgewählt über Felder zu fördern lesen.

Yu erklärte Gezeitenmassenverlust in beiden CDM und SIDM Halos auftreten könnten. In CDM ist die innere Struktur Halo „steif“ und elastisch zu tidal Trippen, was es schwierig für einen typischen CDM Halo ausreichende innere Masse im Gezeitenbereich zu verlieren, macht Beobachtungen von NGC 1052-DF2 aufzunehmen und -DF4. Im Gegensatz dazu werden in SIDM, dunkle Materie selbst Wechselwirkungen könnten dunkle Materie Teilchen von den inneren zu den äußeren Bereichen, so dass die innere Halo „flauschigen“ Hub und die Gezeitenmassenverlust entsprechend erhöht wird. Ferner wird die Sternverteilung diffuser.

„Ein typischer CDM Halo in den inneren Bereichen zu massiv bleibt auch nach Gezeiten Evolution“, sagte Yu.

Als nächstes wird das Team eine umfassende Studie des Systems NGC 1052 durchführen und neu entdeckten Galaxien mit neuartigen Eigenschaften in dem Bemühen, erkunden besser die Natur der dunklen Materie zu verstehen.

Yu wurde in der Studie von Daneng Yang und Haipeng Eine der Tsinghua-Universität in Peking, China verbunden. Yu wurde durch Zuschüsse aus dem US-Department of Energy und der US-National Science Foundation unterstützt.

Quelle: University of California - Riverside. "Physicists explain mysterious dark matter deficiency in galaxy pair: Self-interacting dark matter theory explains why two galaxies have less dark matter than others." ScienceDaily. ScienceDaily, 9 September 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/09/200909132101.htm>.