Cirka 13 millioner lysår væk i konstellationerne Canes Venatici er der en sky. Den, vi fokuserer på, er Canes Venatici I, bare et lille afsnit af Virgo Supercluster og bare bevæge sig sammen med udvidelsen af universet. I den ser vi en galakse, der skiller sig ud fra mængden af en meget god grund ... den har meget lidt eller ingen mørk stof. Dens navn? Messier 94.
Da den meget begavede Pierre Mechain opdagede denne galakse den 22. marts 1781, tog det to dage, før Charles Messier havde chancen for at bekræfte sin observation og katalogisere den som objekt 94. Fra Messiers noter: ”` Nebula uden stjerne, over hjertet af Charles [alpha Canum Venaticorum], på parallellen til stjernen nr. 8, af sjette størrelse af jagthunde [Canes Venatici] ifølge Flamsteed: I midten er det strålende, og nebulositeten [er] en smule diffus. Det ligner den tåge, der er under Lepus, nr. 79; men denne er smukkere og lysere: M. Mechain har opdaget denne den 22. marts 1781. (diam. 2,5 ′) ”.
Mens de fleste observatører og nogle referenceguider omtaler M94 som en spærret spiralgalakse (Sb), er det bemærkelsesværdige træk ved alle en dobbelt ringstruktur - bevis på en galaktisk kerne med lav ionisering af nuklearemissionslinie (LINER). Den indre kerne er en starburst ring, hvor mange stjerner hurtigt dannes og undergår supernovaer med en forbløffende hastighed. Disse starbursts kan også ledsages af dannelsen af galaktiske jetfly, når materien falder ind i det centrale sorte hul og danner et resonansmønster. Siger C. Munoz-Tunon: ”Udbulingen og den indvendige stang driver diskgasbevægelse, hvilket forårsager bevægelser indad uden for H II-ringen og udad lige inden for, hvorved materiale akkumuleres for at udløse stjernedannelse på ringen. I den centrale del driver baren gassen mod centrum, hvilket forklarer den betydelige mængde gas i kernen på trods af tilstedeværelsen af et fossilt starburst. De særegne bevægelser, der er rapporteret i litteraturen under henvisning til den ioniserede gas fra H II-ringen, kan forstås som infalling gas, der støder på chokbølgerne frembragt af starburst knobene på H II-ringen og hæves over galakskiven. Scenariet med stjernedannelse, der forplantes fra kernen udad, der bruges til at forklare den tilsyneladende ekspanderende bevægelse af HI-ringen, understøttes ikke fuldt ud i lyset af en sammenligning af placeringen af HI-ringen med den for FUV-ringen. FUV-ringen topper sig omkring 45 48 -48 ″, hvilket muligvis peger på et stjerneformationsscenarie indad. ”
Men pointen kan diskuteres. I henhold til John Kormendys og Robert Kennicutt's arbejde er det muligt, at det, vi ser, blot er en illusion af stjerneudbrud forårsaget af vores synsvinkel. ”Universet er i overgang. I tidlige tider blev den galaktiske udvikling domineret af hierarkisk klynge og sammenlægning, processer, der er voldelige og hurtige. I den fjerne fremtid vil evolution for det meste være sekulær, den langsomme omarrangering af energi og masse, der er resultatet af interaktioner, der involverer kollektive fænomener som stænger, ovale diske, spiralstruktur og triaksiale mørke glorier. Begge processer er vigtige nu. Denne gennemgang diskuterer den interne sekulære udvikling og koncentrerer sig om en vigtig konsekvens, opbygningen af tætte centrale komponenter i diskgalakser, der ligner klassiske, fusionsbygde buler, men som langsomt blev fremstillet af diskgas. Vi kalder disse pseudobulger. ”
Uanset hvad der forårsagede den dobbelte ringstruktur og faldende rotationskurver - er det rigtige svar stadig undvigende. Mærkeligt nok var det, hvad der blev foreslået i 2008, hvilket gjorde Messier 94 endnu mere mystisk ... manglen på mørk materie.
Så hvorfor skulle mørk materie "betyder noget"? Det er nemt. Vi kender dens gravitationseffekter på synligt stof, og dermed kan vi forklare de flade rotationskurver af spiralgalakser, for ikke at nævne mørkt stof har en central rolle i dannelsen af galakse strukturen og galakseudviklingen. Vi skylder disse fund til Fritz Zwicky, der fortalte os, at et højt forhold mellem masse og lys indikerer tilstedeværelsen af mørkt stof i galakser - ligesom han lærte os, at mørkt stof også spiller en rolle i galakse-klynger. Dr. Zwickys tankegang var radikal for tiden… Men er der stadig plads til radikal tænkning? Hvorfor ikke?
I henhold til Joanna Jalochas, Lukasz Bratek og Marek Kutschera's arbejde står almindelige lysende stjerner og gas for alt materiale i M94 - uden plads til mørk stof. ”Sammenligningen af massefunktioner og rotationslove i slutningen af det foregående afsnit illustrerer det faktum, at modellerne med udfladede massefordelinger er mere effektive end de almindeligt anvendte modeller, der antager sfærisk glorie. De førstnævnte er bedre til at tage højde for såvel høje rotationshastigheder som lavkonstruktion af rotationskurver og med mærkbart mindre mængde stof end sidstnævnte (forholdet mellem rotation og massefordeling i diskmodellen er meget følsom over for gradienter af en rotationskurve). Brugen af diskmodellen er berettiget for galakser med rotationskurver, der krænker kugleevnen. Dette er nødvendig (skønt ikke tilstrækkelig) betingelse for en sfærisk massefordeling. Rotation af spiralgalaksen NGC 4736 kan forstås fuldt ud inden for rammerne af den newtonske fysik. Vi har fundet en massefordeling i galaksen, der stemmer perfekt med dens højopløselige rotationskurve, er enig med I-båndets lysstyrkefordeling, hvilket giver et lavt forhold mellem masse og lys på 1,2 i dette bånd med en total masse på 3,43 × 1010M, og er i overensstemmelse med mængden af HI, der observeres i de fjerne dele af galaksen, hvilket ikke efterlader meget plads (hvis nogen) til mørkt stof. Bemærkelsesværdigt har vi opnået denne konsistens uden at påberåbe os hypotesen om en massiv mørk glorie eller bruge modificerede tyngdekraften.
Der findes en klasse af spiralgalakser, svarende til NGC 4736, der ikke domineres af sfærisk massefordeling ved større radier. Vigtigst er det, at rotationskurver i dette område skal rekonstrueres nøjagtigt for ikke at overvurdere massefordelingen. For en given rotationskurve kan det let bestemmes, hvorvidt en sfærisk glorie kan tillades ved store radier ved at undersøge den kepleriske massefunktion, der svarer til rotationskurven (den såkaldte sfæricitetstest). Ved at bruge komplementær information om massedistribution, uafhængigt af rotationskurve, overskrev vi cutoff-problemet for diskmodellen, at for en given rotationskurve kunne en massefordeling ikke findes unikt, da det var afhængig af den vilkårlige ekstrapolering af rotationskurven .”
Mere forklaring? Gå derefter ind i MOND - Ændret Newtonsk dynamik, hvor en modifikation af Newtons anden lov om dynamik (F = ma) bruges til at forklare galaksens rotationsproblem. Den siger blot, at acceleration ikke er lineært proportional med kraft ved lave værdier. Men vil det arbejde her? Hvem ved? Jacob Bekenstein siger: ”Milgroms modificerede Newtonian dynamics (MOND) paradigme kan prale af en række vellykkede forudsigelser vedrørende galaktisk dynamik; disse er lavet uden den antagelse, at mørk materie spiller en betydelig rolle. MOND kræver gravitation for at afvige fra Newtonian teori i det ekstragalaktiske regime, hvor dynamiske accelerationer er små. Indtil videre har relativistiske gravitationsteorier, der foreslås understøttet MOND, enten slået sammen med de post-Newtonske test af generel relativitet, eller ikke kunnet tilvejebringe væsentlig gravitationslinsering eller krænket hellig principper ved at udvise superluminale skalarbølger eller et {a priori} vektorfelt. ”
Så næste gang du er ude på at observere galakser, skal du kigge på "Cat's Eye" Galaxy. Selv et lille teleskop vil afsløre sin lyse, kontroversielle kerne og uklare form. Og takket være fremragende astrofotografer som Roth Ritter har vi lov til at se meget mere ...
Vi takker Roth Ritter fra Northern Galactic for at have delt hans utrolige arbejde!
