Een sterrenstelsel dat op ongeveer 380.000 lichtjaar van de aarde naast het onze zweeft, zou nieuwe aanwijzingen kunnen opleveren in de 90 jaar durende zoektocht naar de aard van donkere materie, de onzichtbare lijm die sterrenstelsels bij elkaar houdt.
Deze mysterieuze stof maakt meer dan 80% van de massa van het universum uit, maar is nog niet direct gedetecteerd.
Wetenschappers zeggen dat de satelliet heelaldat het tweede gat wordt genoemd, kan bestaan uit Zelfinteragerende donkere materie (SIDM), een virtuele set van Donkere materie Er wordt verwacht dat de deeltjes op elkaar inwerken via een nog onbekende kracht zwaartekracht. Deze hypothese heeft de afgelopen jaren de aandacht getrokken als een alternatieve vorm van traditionele ‘koude’ donkere materie.
“Toen we aan dit project begonnen, wisten we ongeveer hoe SIDM zou werken, maar we hadden geen idee hoe goed het de observaties van Crater II zou verklaren”, zegt co-auteur Hai Bo Yu, hoogleraar natuurkunde en astronomie. aan de Universiteit van Californië, Riverside, voor Space.com.
“Onze computersimulaties van Crater II-analogen laten zien dat overeenstemming tussen… [self-interacting dark matter] De voorspellingen en waarnemingen van Crater II zijn verrassend goed, en de kracht die nodig is voor de zelfinteractie van donkere materie is groter dan we aanvankelijk hadden verwacht.
Verwant: Een vreemde ‘Einstein-ring’ suggereert dat mysterieuze donkere materie met zichzelf interageert
Het werd ontdekt in 2016 Op de foto’s die ik heb gemaakt Zeer grote telescoop In Chili is het Crater II-stelsel de vierde grootste satelliet in het zonnestelsel. Melkweg – Na de Grote en Kleine Magelhaanse Wolken en het Boogschutterstelsel. Als het met het blote oog zichtbaar zou zijn, zou het, volgens wat hij zei, tweemaal zo groot lijken als de volle maan nieuwe wereld. Krater II herbergt een paar miljard oude sterren, verspreid over 6.500 lichtjaar, waardoor de ‘zwakke reus’ opmerkelijk zwak is – ongeveer 100.000 keer minder helder dan de Melkweg.
Ondanks talloze pogingen door de jaren heen om de eigenschappen van Krater 2 na te bootsen, blijft het onduidelijk hoe het sterrenstelsel zich heeft gevormd en zijn relatief grote omvang heeft behouden. Astronomen weten dat Krater 2 gedurende duizenden jaren is ontstaan onder invloed van de zwaartekracht van de Melkweg; Ons sterrenstelsel oefent er een getijdenkracht op uit, waardoor de omgeving uitdijt. Deze krachten hebben ook invloed op de halo van donkere materie – een onzichtbare bolvormige structuur rondom Krater 2 – en op de sterren van het sterrenstelsel.
“Een bruikbare analogie is die van de getijdenkracht de maan Het veroorzaakt getijden in de oceanen Land“Voor satellieten van de Melkweg kan de getijdenkracht sterren en donkere materie wegstropen, waardoor de massa van de satellieten in de loop van de tijd afneemt,” zei Yu.
Maar recente metingen van de baan van het sterrenstelsel rond de Melkweg geven aan dat deze interacties te zwak zijn om de dichtheid van donkere materie in Krater 2 te verklaren – dat wil zeggen als de donkere materie bestaat uit ‘koude’ deeltjes die niet botsen, zoals het Lambda-CDM-model voorspelt (LCDM of CDM) dat in de kosmologie gangbaar is. Wetenschappers zeggen dat langdurige getijdeninteracties met de Melkweg ervoor moeten hebben gezorgd dat krater 2 meer is gekrompen dan waargenomen.
Op basis van metingen van de baan van Krater 2 simuleerden Yu en andere leden van het team het verlies aan massa van sterren en donkere materiedeeltjes als gevolg van getijdenkrachten in de Melkweg. Het team ontdekte dat de waargenomen eigenschappen van het sterrenstelsel verklaard kunnen worden door de interactie van donkere materiedeeltjes met elkaar.
Cruciaal is dat Krater 2 geen ‘piek’ van donkere materie met hoge dichtheid richting het centrum heeft, zoals voorspeld door het model met vloeibare kristallen. Aan de andere kant, als donkere materie inderdaad bestaat uit deeltjes die met zichzelf interageren, zouden botsingen in het binnenste van de halo van donkere materie energie tussen deeltjes kunnen overbrengen “en de neiging hebben om ze dezelfde hoeveelheid energie te laten dragen”, zei Yu. Volgens de gegevens van het team zou dit de halo van Krater 2 in evenwicht brengen en het ontbreken van een centrale piek verklaren. Stadiondat deze maand werd gepubliceerd in The Astrophysical Journal Letters.
De SIDM voorspelt ook dat het sterrenstelsel zich zal uitbreiden binnen zijn halo van donkere materie, wat de grote omvang van Crater II beter verklaart dan CDM-modellen, zeggen onderzoekers.
“Ons werk laat zien dat SIDM de ongebruikelijke eigenschappen van Crater II kan verklaren, die de CDM uitdagen”, zei Yu. “Om te bevestigen of donkere materie werkelijk een nieuwe kracht in zich draagt, hopen we meer sterrenstelsels zoals Crater II te zien.”
“Reisliefhebber. Onruststoker. Popcultuurfanaat. Kan niet typen met bokshandschoenen aan.”