En kunstners indtryk af to sammenstødende galakser. Billedkredit: ESO Klik for større billede
Mørk stof er et mystisk stof, der ser ud til at udgøre 25% af universets masse. Europæiske astronomer har målt mængden af mørkt stof i flere galakser og fundet, at en stor del af dem er ude af balance; deres indre bevægelser er meget forstyrrede. Det betyder, at mange galakser - op til 40% - for nylig har været igennem fusioner eller nær kollisioner.
Et internationalt team af astronomer, der studerede adskillige titalls fjerne galakser, fandt, at galakser havde den samme mængde mørk stof i forhold til stjerner for 6 milliarder år siden, som de har gjort nu. Hvis det bekræftes, antyder dette et meget tættere samspil mellem mørk og normal stof end tidligere antaget. Forskerne fandt også, at så mange som 4 ud af 10 galakser er ude af balance. Disse resultater kaster et nyt lys over, hvordan galakser dannes og udvikles, da universet kun var halvdelen af sin nuværende alder.
”Dette kan antyde, at kollisioner og fusion er vigtige i dannelsen og udviklingen af galakser”, sagde Francois Hammer, Paris Observatorium, Frankrig og en af lederne af teamet.
Forskerne var interesserede i at finde ud af, hvordan galakser, der er langt væk - således set som de var, da universet var yngre - udviklede sig til dem i nærheden. De ønskede især at undersøge betydningen af mørk stof i galakser.
”Mørk stof, der udgør omkring 25% af universet, er et simpelt ord til at beskrive noget, vi virkelig ikke forstår,” sagde Hector Flores, medleder. ”Fra at se på, hvordan galaksen roterer, ved vi, at mørkt stof skal være til stede, da ellers disse gigantiske strukturer bare ville opløses.”
I nærliggende galakser og i vores egen Mælkevej for den sags skyld har astronomer fundet, at der findes en sammenhæng mellem mængden af mørkt stof og almindelige stjerner: for hvert kilogram materiale inden for en stjerne er der ca. 30 kg mørkt stof. Men holder denne forbindelse mellem mørk og almindelig sag stadig i universets fortid?
Dette krævede måling af hastigheden i forskellige dele af fjerne galakser, et ret vanskeligt eksperiment: tidligere målinger var faktisk ikke i stand til at undersøge disse galakser i tilstrækkelige detaljer, da de måtte vælge en enkelt spalte, dvs. en enkelt retning, over galaksen.
Ting ændrede sig med tilgængeligheden af multi-objekt GIRAFFE spektrograf, nu installeret på 8,2 m Kueyen Unit Teleskop fra ESOs Very Large Telescope (VLT) ved Paranal Observatory (Chile).
I en tilstand, kendt som “3-D-spektroskopi” eller “integreret felt”, kan dette instrument opnå samtidige spektre af mindre områder med udvidede objekter som galakser eller tåge. Til dette er 15 distribuerbare fiberbundter, de såkaldte Integral Field Units (IFU'er), jf. Stk. ESO PR 01/02, bruges til at foretage omhyggelige målinger af fjerne galakser. Hver IFU er en mikroskopisk, avanceret todimensionel linsegruppe med en åbning på 3 x 2 buerec2 på himlen. Det er som et insekt øje, med tyve mikrolinser kombineret med optiske fibre, der fører lyset, der er optaget på hvert punkt i marken, til spektrografens indgangsspalte.
”GIRAFFE på ESOs VLT er det eneste instrument i verden, der er i stand til at analysere samtidigt lyset fra 15 galakser, der dækker et synsfelt næsten lige så stort som fuldmåne,” sagde Mathieu Puech, hovedforfatter af et af de papirer, der præsenterer resultater. "Hver galakse, der observeres i denne tilstand, er opdelt i kontinuerlige mindre områder, hvor spektre opnås på samme tid."
Astronomerne brugte GIRAFFE til at måle hastighedsfelterne i adskillige titalls fjerne galakser, hvilket førte til den overraskende opdagelse, at så meget som 40% af fjerne galakser var "ude af balance" - deres indre bevægelser var meget forstyrrede - et muligt tegn på, at de er viser stadig kølvandet på kollisioner mellem galakser.
Da de kun begrænsede sig til de galakser, der tilsyneladende har nået deres balance, fandt forskerne, at forholdet mellem det mørke stof og det stjerneindhold ikke så ud til at have udviklet sig i løbet af de sidste 6 milliarder år.
Takket være den udsøgte spektrale opløsning tillader GIRAFFE også for første gang at studere distributionen af gas som en funktion af dens densitet i så fjerne galakser. De mest spektakulære resultater afslører en mulig udstrømning af gas og energi drevet af den intense stjernedannelse i galaksen og en gigantisk region med meget varm gas (HII-region) i en galakse i ligevægt, der producerer mange stjerner.
”En sådan teknik kan udvides til at få kort over mange fysiske og kemiske egenskaber ved fjerne galakser, så vi kan undersøge detaljeret, hvordan de samlet deres masse i hele deres liv,” sagde Fran? Ois Hammer. "I mange henseender giver GIRAFFE og dens multiintegrale felttilstand os en første smag af, hvad der opnås med fremtidige ekstremt store teleskoper."
Original kilde: ESO News Release
