Kosmologie: Galaxie scheint keine dunkle Materie zu haben
Dunkle Materie macht etwa 85 Prozent der Masse des Universums aus, ohne sie sollen Galaxien gar nicht zusammenhalten können. Doch bei der Beobachtung von NGC 1277 wurde keine oder kaum dunkle Materie festgestellt(öffnet im neuen Fenster) . Wobei "festgestellt" eigentlich der falsche Begriff ist. Die Masse von Galaxien ist höher als die Masse dessen, was man in Galaxien erkennen kann. Demnach muss es eine unbekannte und damit dunkle Materie geben, die diese zusätzliche Masse erzeugt.
NGC 1277 ist eine linsenförmige Galaxie im Sternbild Perseus. Sie ist 240 Millionen Lichtjahre von uns entfernt und um ein Vielfaches massereicher als die Milchstraße . Dennoch weist sie keine Anzeichen von dunkler Materie auf.
Dunkle Materie muss es nach dem Standardmodell der Kosmologie geben
Nach dem Standardmodell der Kosmologie - auch bekannt als Lambda Cold Dark Matter (ΛCDM) - spielte die dunkle Materie eine wesentliche Rolle bei der Entstehung und Entwicklung des Kosmos. Die aktuelle Entdeckung ist also eine Herausforderung für das Modell.
Theoretisch existierte diese unsichtbare Masse kurz nach dem Urknall und bildete Halos (ein Aureole, das ganze Galaxien und Galaxienhaufen durchdringt und umgibt), die neutrales Wasserstoffgas in wirbelnden Scheiben anzogen. Dieses Gas wurde in immer dichtere Wolken gezogen und löste so die Bildung der ersten Sterne und Galaxien aus.
Heute ist dunkle Materie ein Hauptbestandteil aller massereichen Galaxien und zeigt sich in ihren Rotationskurven (den Linsen, die sie erzeugen) und ihren Wechselwirkungen mit den umgebenden Sternen und dem intergalaktischen Medium (IGM).
NGC 1277 und andere Galaxien sind ein Rätsel
Bei der Beobachtung von NGC 1277 stellte das internationale Forschungsteam jedoch fest, dass die dunkle Materie nicht mehr als fünf Prozent der Masse der Galaxie innerhalb des beobachteten Radius ausmachen kann. Es kann laut dem Forschungsteam sogar sein, dass in NGC 1277 gar keine dunkle Materie vorhanden ist.
NGC 1277 wird von dem Team als Prototyp einer Reliktgalaxie beschrieben - einer sehr seltenen Klasse, die nicht mit benachbarten Galaxien interagiert. Diese Galaxien sollen die Überreste von Riesengalaxien sein, die sich kurz nach dem Urknall gebildet haben.
Laut dem Standardmodell der Kosmologie müssten aber mindestens zehn Prozent der massereichen Galaxien wie NGC 1277 auf dunkle Materie zurückzuführen sein - maximal 70 Prozent für diesen speziellen Typ. Es gibt also zwei Möglichkeiten, die beide für das Forschungsteam nicht zufriedenstellend sind:
- Die Gravitationswechselwirkung mit dem umgebenden Medium innerhalb des Galaxienhaufens, in dem sich diese Galaxie befindet, hat die dunkle Materie herausgelöst
- Die dunkle Materie wurde bei der Entstehung der Galaxie durch die Verschmelzung protogalaktischer Fragmente, aus der die Reliktgalaxie hervorging, aus dem System vertrieben.
Diese Diskrepanz zwischen den Beobachtungen und dem, was erwartet wird, ist laut dem Team ein Rätsel. Auch wenn die dunkle Materie in einer bestimmten Galaxie verlorengehen kann, muss ein modifiziertes Gravitationsgesetz universell sein. Es kann keine Ausnahmen geben. Eine Galaxie ohne dunkle Materie stelle damit eine Widerlegung dieser Art von Alternativen zur dunklen Materie dar.
Auf der anderen Seite werfen Galaxien wie FAST J0139+4328 ganz andere Fragen auf. Diese Galaxie würde fast nur aus dunkler Materie bestehen. Sie befindet sich in einer Entfernung von 94 Millionen Lichtjahren. Das Forschungsteam will weitere Beobachtungen durchführen und erhofft sich durch Weltraumteleskope wie Euclid oder Nancy Grace Roman neue Erkenntnisse.
Zur Studie
Die Studie wurde am 11. Juli 2023 im Fachmagazin Astronomy & Astrophysics publiziert und heißt The massive relic galaxy NGC 1277 is dark matter deficient - From dynamical models of integral-field stellar kinematics out to five effective radii(öffnet im neuen Fenster) (Die massereiche Reliktgalaxie NGC 1277 ist arm an dunkler Materie - Von dynamischen Modellen der Integralfeld-Sternkinematik bis hin zu fünf effektiven Radien).