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Halo aus Dunkler Materie verwirrt Astronomen

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Dunkle Materie verwirrt die Astronomen noch immer, wie NASA´s Chandra X-ray Observatory durch die Entdeckung einer ausgedehnten Hülle aus dunkler Materie, um eine einzelne, elliptische Galaxie, gezeigt hat.

Diese Entdeckung steht im Widerspruch mit optischen Daten, die einen Mangel an Dunkler Materie um ähnliche Objekte anzeigen, und werfen die Frage auf, wie Galaxien solche Halos aus Dunkler Materie erwerben und behalten.

Die beobachtete Galaxie, bekannt als NGC 4555, ist deswegen ungewöhnlich, weil sie eine recht große elliptische Galaxie ist, und nicht Teil einer Gruppe oder eines Clusters von Galaxien. In einem Bericht haben Ewan O'Sullivanvom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, MA und Trevor Ponman von der University of Birmingham, United Kingdom, mithilfe der Chandra- Daten gezeigt, dass die Galaxie in eine Wolke, bestehend aus 10 Millionen Grad heißem Gas, eingebettet ist.

Diese Wolke aus heißem Gas hat einen Durchmesser von etwa 400.000 Lichtjahren, was etwa 2 Mal so groß ist wie die sichtbare Galaxie selber. Ein riesiger Halo aus Dunkler Materie ist notwendig, diese heiße Wolke bei der Galaxie zu halten. Die gesamte Masse des Halos aus Dunkler Materie entspricht etwa der zehnfachen Masse aller Sterne der Galaxie, und 300 Mal der Masse der heißen Gaswolke.

Immer mehr Hinweise deuten darauf hin, dass Dunkle Materie - die nur durch die Gravitation mit sich selber und "normaler" Materie in Wechselwirkung steht - die dominante Form von Materie im Universum darstellt. Nach der beliebten Theorie der "kalten, dunklen Materie", besteht diese aus seltsamen Teilchen, die aus dem dichten, frühen Universum übrig geblieben sind, und sich langsam bewegten, als Galaxien und Cluster anfingen sich zu formen.

"Die beobachteten Eigenschaften von NGC 4555 bestätigen, dass elliptische Galaxien einen eigenen Halo aus Dunkler Materie besitzen können, egal, in welcher Umgebung sie sich befinden," sagt O'Sullivan. "Dies wirft eine wichtige Frage auf: was bestimmt, ob elliptische Galaxien einen Halo aus Dunkler Materie besitzen?"

Die meisten großen, elliptischen Galaxien befinden sich in Gruppen oder Clustern von Galaxien, und bestehen wahrscheinlich aus zwei ehemaligen Spiralgalaxien, die zusammengeführt wurden. In solch einer Umgebung können die Halos aus Dunkler Materie durch gravitationsbedingte Gezeitenkräfte weggefegt und anderen Galaxien, oder der gesamten Gruppe, hinzugefügt werden. Daher ist es schwierig zu bestimmen, wie viel Dunkle Materie die ursprüngliche Galaxie besessen hat, und wie viel sie an die Gruppe als Ganzes, durch Wechselwirkung mit ihrer Umgebung, verloren hat.

Die Wichtigkeit des tatsächlichen Betrages von Dunkler Materie, in Verbindung mit einer elliptischen Galaxie, erhöhte sich nach einem Bericht von einem internationalen Team von Astronomen, welches von Aaron Romanowsky von der University of Nottingham, United Kingdom, geleitet wurde. Dieses Team fand wenig bis gar keine Beweise für Dunkle Materie in drei relativ nahen, elliptischen Galaxien. Zwei davon befanden sich in offenen Galaxiengruppen, und eine war isoliert. Dieses Resultat, basierend auf Daten, die mit dem 4.2 Meter William Herschel Teleskop in La Palma gewonnen wurden, steht ganz klar im Gegensatz zu den Daten, gewonnen mit Chandra, im Röntgenbereich. Die optischen Techniken, die bei der Suche nach Dunkler Materie in den drei nahen Galaxien verwendet wurden, konnten bei NGC 4555 nicht genutzt werden, weil sie sich dreimal weiter von der Erde entfernt befindet.

Entweder haben die Galaxien, die von Romanowsky und Kollegen beobachtet wurden, ihre Dunkle Materie verloren, indem sie früher mit anderen Galaxien in Wechselwirkung standen, oder ihre Halos aus dunkler Materie sind wesentlicher ausgedehnter, oder sie haben sich ohne Halos aus dunkler Materie gebildet. Die erste Option ist möglich für Galaxien in Gruppen, aber sehr unwahrscheinlich für isolierte Galaxien. Die zweite und dritte Möglichkeit ist nach wie vor offen, würde aber eine Modifikation - vielleicht eine entscheidende Modifikation - der Theorie der dunklen, kalten Materie bei der Galaxienbildung erfordern.

"Diese Frage verdient auf jeden Fall zukünftige Betrachtung," sagt O'Sullivan. "Es sieht sehr danach aus, dass weitere optische und theoretische Arbeit an elliptischen Galaxien durchgeführt werden muss, um dieses Thema zu erklären."

Chandra beobachtete NGC 4555 mit seinem "Advanced CCD Imaging Spectrometer" (ACIS) im Februar 2003.

Quelle: Chandra X-Ray Observatory Center

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