Das Standardmodell der Kosmologie legt nahe, dass die meisten Galaxien von einem Halo aus Teilchen dunkler Materie umgeben sind. Dieser Halo aus dunkler Materie ist jedoch unsichtbar, aber seine Masse übt eine starke Anziehungskraft auf Galaxien in der Nähe aus.
Eine neue Studie der Universität Bonn (Deutschland) und die Universität von Saint Andrews (Schottland) stellt diese Sicht des Universums in Frage. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Zwerggalaxien des zweitnächsten Galaxienhaufens der Erde – bekannt als der Fornax-Haufen – frei von solchen Halos aus dunkler Materie sind.
Insbesondere Wissenschaftler haben eine innovative Methode eingeführt, um das Standardmodell basierend darauf zu testen, wie viel Zwerggalaxien werden durch Gravitationsfluten von nahe gelegenen größeren Galaxien gestört.
Elena Asencio, eine Ph.D. Studentin an der Universität Bonn und Hauptautorin der Geschichte, sagte: „Gezeiten entstehen, wenn die Schwerkraft eines Körpers unterschiedlich an verschiedenen Teilen eines anderen Körpers zieht. Diese ähneln den Gezeiten auf der Erde, die entstehen, weil der Mond auf der dem Mond zugewandten Seite der Erde stärker zieht.“
Pavel Kroupa, Professor an der Universität Bonn und der Karls-Universität in Prag, sagte: „Der Fornax-Cluster hat eine reiche Population von Zwerggalaxien. Jüngste Beobachtungen zeigen, dass einige dieser Zwerge verzerrt erscheinen, als ob die Umgebung des Haufens sie gestört hätte.“
„Solche Störungen in den Fornax-Zwergen sind nach dem Standardmodell nicht zu erwarten. Dies liegt daran, dass laut Standard-Modell, der Dunkle Materie Halos dieser Zwerge sollten sie teilweise vor den Gezeiten schützen, die von der Ansammlung aufgewirbelt werden.“
Anhand der inneren Eigenschaften und der Entfernung zum gravitationsstarken Haufenzentrum errechneten die Autoren den zu erwartenden Störgrad der Zwerge. Große Galaxien mit geringer Sternmasse und Galaxien um den Haufenkern herum sind anfälliger für Störungen oder Zerstörungen. Sie verglichen die Ergebnisse mit dem Ausmaß der Störungen, die sie in Bildern festgestellt hatten, die vom VLT Survey Telescope der Europäischen Südsternwarte aufgenommen wurden.
Elena Asencio sagt: „Der Vergleich hat gezeigt, dass wenn man die Beobachtungen im Standardmodell erklären will. Die Fornax-Zwerge sollten bereits durch die Schwerkraft aus dem Clusterzentrum zerstört werden, selbst wenn die Gezeiten, die sie auf einen Zwerg werfen, vierundsechzigmal schwächer sind als die Eigengravitation des Zwergs.“
„Das ist nicht nur kontraintuitiv, sondern widerspricht auch früheren Studien, die herausfanden, dass die äußere Kraft, die benötigt wird, um eine Zwerggalaxie zu stören, ungefähr der Eigengravitation des Zwergs entspricht.“
Daraus schlossen die Wissenschaftler, dass es unmöglich ist, die beobachteten Morphologien der Fornax-Zwerge innerhalb des Standardmodells selbstkonsistent zu erklären.
Sie wiederholten die Analyse unter Verwendung der Milgromian-Dynamik (MOND). Anstatt Halos aus dunkler Materie anzunehmen, die Galaxien umgeben, schlägt die MOND-Theorie eine Korrektur der Newtonschen Dynamik vor, durch die die Gravitation einen Schub im Bereich niedriger Beschleunigungen erfährt.
Dr. Indranil Banik von der University of St. Andrews sagte: „Wir waren uns nicht sicher, ob die Zwerggalaxien in der Lage sein würden, die extreme Umgebung eines Galaxienhaufens in MOND zu überleben, da in diesem Modell keine schützenden Halos aus dunkler Materie vorhanden sind. Aber unsere Ergebnisse zeigen eine bemerkenswerte Übereinstimmung zwischen den Beobachtungen und den MOND-Erwartungen für das Ausmaß der Störung der Fornax-Zwerge.“
Aku Venhola von der Universität Oulu (Finnland) und Steffen Mieske von der Europäischen Südsternwarte sagten: „Es ist spannend zu sehen, dass die Daten, die wir mit dem VLT-Durchmusterungsteleskop erhalten haben, einen so gründlichen Test kosmologischer Modelle ermöglicht haben.“
Pavel Kroupa, Mitglied der transdisziplinären Forschungsbereiche Modellierung und Materie an der Universität Bonn, sagte: „Dies ist nicht das erste Mal, dass eine Studie die Wirkung von Dunkler Materie auf die Dynamik testet und Entwicklung von Galaxien kamen zu dem Schluss, dass Beobachtungen besser erklärt werden, wenn sie nicht von dunkler Materie umgeben sind. Die Zahl der Veröffentlichungen, die Inkompatibilitäten zwischen Beobachtungen und dem Paradigma der Dunklen Materie zeigen, nimmt von Jahr zu Jahr zu. Es ist an der Zeit, mehr Ressourcen in vielversprechendere Theorien zu investieren.“
Dr. Hongsheng Zhao von der Universität St. Andrews fügte hinzu, dass ihr „Die Ergebnisse haben große Auswirkungen auf die Grundlagenphysik. Wir erwarten, weitere gestörte Zwerge in anderen Clustern zu finden, eine Vorhersage, die andere Teams überprüfen sollten.“
Journal Referenz:
- Elena Asencio, Indranil Banik et al. Die Verteilung und Morphologien der Zwerggalaxien des Fornax-Haufens deuten darauf hin, dass ihnen dunkle Materie fehlt. Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society, Band 515, Ausgabe 2, September 2022. DOI: 10.1093/mnras/stac1765
