Die seltsame Entdeckung von 2 „identischen“ Galaxien im Weltraum wird endlich erklärt

Galaxien sind wie Fingerabdrücke oder Schneeflocken. Es gibt viele von ihnen, und sie mögen viele gemeinsame Eigenschaften haben, aber keine zwei sind genau gleich.

Als 2013 in den Weiten des Universums zwei Galaxien nebeneinander gesichtet wurden, die überraschend ähnlich aussahen, waren die Astronomen verblüfft.

Jetzt haben sie endlich das Geheimnis dieser Seltsamen gelöst „identische Objekte“ – und die Antwort könnte Auswirkungen auf das Verständnis haben schwarze Materie.

Das Objekt, das heute Hamiltons Objekt heißt, wurde zufällig vom Astronomen Timothy Hamilton von der Shawnee State University aus Daten entdeckt, die das Hubble-Weltraumteleskop vor fast zehn Jahren erhalten hatte.

Beide Galaxien schienen die gleiche Form zu haben und hatten die gleichen dunklen Streifen fast parallel über den galaktischen Bulge – die zentrale Region der Galaxie, in der die meisten Sterne leben.

„Wir waren wirklich verwirrt“, Hamilton sagte. „Mein erster Gedanke war, dass sie vielleicht mit Galaxien interagieren, deren Arme von den Gezeiten ausgestreckt sind. Es lief nicht wirklich gut, aber ich wusste nicht, was ich sonst denken sollte.“

Eine plausiblere Antwort wird sich erst 2015 ergeben. Der Astronom der University of Hawaii, Richard Griffiths, schlug vor, als er Hamilton bei einer Besprechung sein Objekt präsentieren sah, dass der Schuldige ein seltenes Phänomen sein könnte: die Gravitationslinse.

Es ist ein Phänomen, das rein aus einer zufälligen Ausrichtung massiver Objekte im Raum resultiert. Befindet sich ein massives Objekt direkt zwischen uns und einem weiter entfernten Objekt, tritt aufgrund der Gravitationskrümmung der Raumzeit um das nächstgelegene Objekt ein Vergrößerungseffekt auf.

Jegliches Licht, das dann diese Raumzeit durchquert, folgt dieser Krümmung und tritt unterschiedlich stark verschmiert und verzerrt in unsere Teleskope ein – oft aber auch vergrößert und dupliziert.

Abbildung der Gravitationslinse. (NASA, ESA & L. Bürgersteig)

Es machte viel mehr Sinn als zwei identische Galaxien, insbesondere als Griffiths eine weitere Galaxienduplikation fand (wie im Bild unten zu sehen ist).

Ein großes Problem blieb jedoch: Was verursachte die Gravitationskrümmung? Griffiths und sein Team machten sich auf die Suche nach Himmelsvermessungsdaten für ein Objekt, das massiv genug war, um den Linseneffekt zu erzeugen.

Und sie haben es gefunden. Zwischen uns und dem Hamilton-Objekt verbirgt sich ein nur schlecht dokumentierter Galaxienhaufen. Normalerweise gehen diese Erkenntnisse in die andere Richtung – zuerst wird der Haufen identifiziert, dann machen sich Astronomen auf die Suche nach Linsengalaxien dahinter.

Die Arbeit des Teams ergab, dass das Hamilton-Objekt etwa 11 Milliarden Lichtjahre entfernt ist, und die Arbeit eines anderen Teams ergab, dass der Cluster etwa 7 Milliarden Lichtjahre entfernt ist.

Die Galaxie selbst ist eine vergitterte Spiralgalaxie, deren Rand uns zugewandt ist und eine klumpige und fleckige Sternentstehung durchmacht, stellten die Forscher fest. Computersimulationen stellten dann fest, dass die drei Duplikate nur erstellt werden konnten, wenn die Verteilung der dunklen Materie im kleinen Maßstab glatt ist.

(Joseph DePasquale / STScI)

„Es ist toll, dass wir nur zwei Spiegelbilder brauchen, um zu messen, wie viel dunkle Materie an diesen Positionen agglomeriert sein darf oder nicht.“ sagte die Astronomin Jenny Wagner von der Universität Heidelberg in Deutschland.

„Hier verwenden wir kein Linsenmodell. Wir nehmen nur die Observablen der Mehrfachbilder und die Tatsache, dass sie ineinander transformiert werden können. Sie können durch unsere Methode ineinander gefaltet werden. gibt schon eine Vorstellung davon wie glatt die dunkle Materie an diesen beiden Positionen sein muss.“

Die beiden identischen Bilder nebeneinander wurden erstellt, weil sie eine „Welle“ in der Raumzeit überlappen – ein Bereich mit größerer Vergrößerung, der durch die Schwerkraft eines Filaments aus dunkler Materie entsteht. Es wird angenommen, dass solche Filamente das Universum in einem riesigen unsichtbaren kosmischen Netzwerk verbinden, Galaxien und Galaxienhaufen verbinden und sie mit Wasserstoffgas versorgen.

Aber wir wissen nicht wirklich, was dunkle Materie ist, daher ist jede neue Entdeckung, die es uns ermöglicht, zu kartieren, wo sie sich befindet, wie sie verteilt ist und wie sie den Raum um sie herum beeinflusst, ein weiterer Beweis, der uns letztendlich helfen wird, sie zu lösen Das Mysterium.

„Wir wissen, dass es eine Form von Materie ist, aber wir haben keine Ahnung, was das konstituierende Teilchen ist“, Griffiths erklärt.

„Also wissen wir überhaupt nicht, wie er sich verhält. Wir wissen nur, dass es Masse hat und der Schwerkraft unterliegt. Je kleiner die Cluster dunkler Materie sind, desto massereicher müssen die Teilchen sein. „

Die Studie wurde in der . veröffentlicht Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society.