Bild https://www.washington.ed De flesta galaxer är sannolikt omgivna av långa filament bestående av stjärnor så kallade stjärnströmmar. I en ny studie från University of Washington simulerade astronomer stjärnströmmar här avbildade som flerfärgade streck när de kretsar runt virtuellt sina galaxer. Syftet är att testa en ledande teori om hur mörk materia kan påverka stjärnströmmars form. Resultaten av studien kan hjälpa forskare att skilja verkliga bevis för mörk materia från falskt positiva. Källa: Visualisering av Arpit Arora och Adrian Price-Whelan. Bildkredit för Milky Way: Stefan Payne-Wardenaar.
"Mörk materia utgör större delen av massan i universum och utgör det galaxer växer på men vad det är vet vi inte," beskriver medförfattaren till studien (se nedan) Nora Shipp, biträdande professor i astronomi vid UW. "Vintergatan är ett av de bästa laboratorierna vi har för till arr försöka ta reda på det och stjärnströmmar är ett av de bästa verktygen för detta."
En stjärnström bildas när en grupp stjärnor kraschar in i en galax och fångas av gravitation. När stjärnorna kretsar runt galaxen sträcker dess gravitation ut hopen till en lång tunn tråd av stjärnor. De flesta galaxer innehåller stjärnströmmar.
I vintergatan är de flesta stjärnströmmar vi ser oregelbundna. Många astronomer tror att dessa oregelbundenheter kan bero på gravitation från små klumpar av mörk materia så kallade subhalos. Om det verkligen finns subhalos utspridda över galaxen kan studier av avvikelser i stjärnströmmar lära oss om vad mörk materia är.
Studien var ett försök att förstå vilken roll galaxen snarare än de mörka materia-klumparna inom den spelar i formandet av stjärnströmmar. Astronomer simulerade fyra galaxer i Vintergatans storlek utan några klumpar av mörk materia och pepprade dem sedan med ungefär 15 000 stjärnströmmar. Efter fem miljarder simulerade år observerade teamet oregelbundenheter i nästan varje stjärnström.
"I våra simuleringar orsakade galaxerna ensam samma typer av oregelbundenheter som vi observerar i verkliga stjärnströmmar," beskriver huvudförfattaren Arpit Arora, postdoktoral forskare i astronomi vid UW. "Nu när vi kan förutsäga vad galaxer gör på egen hand kan vi börja isolera den del som mörk materia kan ha påverkat."
Orsaken till oregelbundenheterna var galaxernas egen struktur. I varje simulerad galax var stjärnorna något ojämnt spridda över skivan, vilket skapade områden med större och lägre täthet för att efterlikna sammansättningen av en verklig galax som vintergatan. När de simulerade stjärnströmmarna passerade genom tätare områden i rymden böjdes och slets de sönder av oregelbunden gravitation.
Arora förväntade sig att galaxerna skulle orsaka vissa oregelbundenheter i strömmarna, men det stora antalet överraskade honom.
Resultaten kan verka nedslående, men UW-teamet tror att de har en tydlig och spännande kurs för framtidens mörkmateriaforskning. Arora vill inkludera klumpar av mörk materia i nästa simulering för att se om de ger stjärnströms-oregelbundenheter som skiljer sig från de som enbart orsakas av galaxer.
För min del anser jag
att gravitationsmysteriet är löst galaxens egna rörelser och objekt är
anledningen till stjärnströmmars rörelser. Mörk
materia behövs inte som förklaring och då ska man inte försöka få in den
där den inte behövs i förklaringsmodeller för att den vägen bevisa dess existens.
Studien publicerades den 27 augusti i The AstrophysicalJournal.
