En ny undersøgelse fra NASAs Spitzer-rumteleskop antyder, at galakser dannes inden for klumper af mørkt stof. Denne nye Spitzer-undersøgelse fandt, at mængden af mørkt stof omkring fjerne galakser er overraskende konsistent.
Start med masser og masser af mørkt stof, og omrør derefter gas. Lad blandingen sidde et stykke tid, og en galakse skal rejse sig ud af dejen.
Denne enkle opskrift på bagning af galakser kan ikke udføres derhjemme, men den afspejler, hvad astronomer lærer om galaksdannelse. Ligesom at bage brød med gær, kræves et mystisk stof i universet kaldet mørkt stof for at en galakse skal vokse.
Nu forfininger en ny undersøgelse fra NASAs Spitzer-rumteleskop, hvad der er kendt om denne essentielle ingrediens i galakser. Det antyder, at det ikke kun er mørkt stof nødvendigt, men en minimumsmængde af materialet skal være til stede, før en galakse kan danne sig. Enhver mindre ville betyde ingen galakse - den kosmiske ækvivalent af et mislykket brød.
"Galakser er født inden i enorme klumper af mørk stof," sagde Dr. Duncan Farrah fra Cornell University, Ithaca, N.Y. "Vi finder ud af, at disse klumper synes at være bemærkelsesværdigt ensartede i størrelse fra galakse til galakse." Farrah er hovedforfatter af et papir, der beskriver dette og andre fund i en nylig udgave af Astrophysical Journal Letters.
Som navnene antyder, udsender mørkt stof intet lys, så intet konventionelt teleskop kan se det. Såkaldt normalt stof, der inkluderer planter og mennesker og alle mulige rumgenstande, afgiver elektromagnetisk stråling eller lys. Der er omkring fem gange mere mørkt stof i universet end normalt stof.
Alligevel har mørkt stof masse, hvilket betyder, at det kan udøve tyngdekrafter på normal stof.
”Mørk stof har tyngdekraft, så det trækker mere og mere mørkt stof ud over” normal ”gas,” sagde medforfatter Dr. Jason Surace fra NASAs Spitzer Science Center ved Californiens teknologiske institut i Pasadena. "Vi ved, at gassen til sidst kondenseres til de stjerner, der udgør galakser, men Spitzer-undersøgelsen antyder, at dette ikke sker, før den mørke stof har nået en kritisk masse."
Farrah og hans kolleger brugte data fra Spitzer Wide-området Infrarød ekstragalaktisk undersøgelse til at studere hundreder af fjerne objekter, kaldet ultraluminøse infrarøde galakser, der ligger milliarder af lysår væk. Disse unge galakser er utroligt lyse og fyldt med masser af støvede stjernedannelsesaktiviteter.
Oprindeligt forsøgte forskerne at bedre forstå, hvordan de unge galakser og mørke stoffer udvikler sig og samles i de gigantiske klynger af modne galakser, der dominerer vores nutidige univers. ”Du skulle måske tro, at galakser bare er tilfældigt fordelt over himlen, som at kaste en håndfuld sand på gulvet,” sagde Farrah. ”Men det er de ikke, og grunden kan være, at den mørke substans klumper sig omkring unge galakser tiltrækker hinanden som lim.”
Ved at bestemme, hvor tæt de ultraluminøse infrarøde galakser var begyndt at samles sammen, kunne Farrah og hans kolleger indirekte måle, hvor meget mørk stof "lim" der var til stede. Jo strammere gruppering, jo mere mørk stof var der. De foretog denne beregning for to batches af galakser i forskellige afstande fra Jorden.
Det var da de bemærkede noget underligt. For hver galakse, de studerede, uanset hvor langt væk, så det ud til at være omkringliggende mørke stofklumper af omtrent samme størrelse, svarende til 10 billioner solmasser. Fordi astronomerne ikke fandt nogen galakser kombineret med mindre end 10 billioner solmasser af mørkt stof, mener de, at denne mængde skal være den mindst nødvendige for at danne en ultraluminøs infrarød galakse.
"Disse mørke stofklumper kan være som frø, der føder disse fjerne galakser," sagde Surace. "Lignende galakser i vores nærliggende univers dannes på en helt anden måde, så det, vi lærer, gælder for en anden epoke i vores univers, langt tilbage i den kosmiske tid."
Hvorvidt andre typer galakser også kan opstå på lignende måder, er et løbende spørgsmål inden for astronomi. Tidligere undersøgelser af stærkt energiske galakser kaldet kvasarer har antydet, at disse objekter også kræver en minimumsmasse af mørkt stof for at vokse. Kun i dette tilfælde var galaksenes "dej" start ikke lige så tæt, omkring fire til fem billioner solmasser.
Det ser ud til, at astronomer bliver nødt til at vente lidt længere, før universet opgiver sine bedst bevarede familieopskrifter.
Original kilde: NASA News Release
