Frage:
Galaxy entdeckte, dass es an Dunkler Materie mangelte
Peter U
2018-04-07 00:28:55 UTC
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Kürzlich wurde eine Galaxie entdeckt, die keine Dunkle Materie enthielt. Ich habe mich gefragt, welche Erklärung dafür angeboten werden könnte. Diese Galaxie enthält auch nur 1% so viele Sterne wie unsere Milchstraße. Gibt es einen Zusammenhang zwischen diesen beiden Dingen, dem Mangel an vielen Sternen und dem Mangel an Dunkler Materie?

Zwei antworten:
#1
+9
pela
2018-04-07 02:28:39 UTC
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Das Papier, das diesen Befund beschreibt, ist van Dokkum et al. (2018). In einer Galaxie ist das Verhältnis der Sternmasse $ M_ \ star $ zur Masse der dunklen Materie $ M_ \ mathrm {DM} $ normalerweise sehr klein und nimmt mit der Masse bis zu Galaxien in Milchstraßengröße zu, wo es $ \ sim1 / 30 $ erreicht Aber die Zwerggalaxie NGC1052 - DF2 scheint wenig oder keine dunkle Materie zu enthalten. Galaxien dieser Masse ($ M_ \ star \ sim2 \ times10 ^ 8 \, M_ \ odot $) haben typischerweise mehrere hundert Mal mehr DM als Sterne.

Wie die Galaxie gebildet wurde, ist nicht bekannt, aber die Die Autoren spekulieren über einige unterschiedliche Mechanismen, die alle damit zu tun haben, dass Gas im Gegensatz zu DM abkühlen und kondensieren und so Wolken mit sehr hohen Verhältnissen von $ M_ \ mathrm {gas} / M_ \ mathrm {DM} $ bilden kann :

  • NGC1052 - DF2 befindet sich in einer großen elliptischen Galaxie (NGC 1052), die ein Verschmelzungsereignis durchlaufen haben könnte und ein Stück Gas von einer der Fusionen abzieht. Dies steht im Einklang mit NGC1052 - DF2 mit einer großen Geschwindigkeit wrt. Das elliptische.

  • NGC1052 - DF2 könnte sich aus Gas mit geringer Metallizität gebildet haben, das bei Quasarwinden aufgespült wurde (wie in Natarajan et al. 1998 a beschrieben) >).

  • Schließlich könnte sich NGC1052 - DF2 aus der Fragmentierung von Gas gebildet haben, das sich auf dem Ellipsentrainer ansammelt, möglicherweise unterstützt durch Schocks.

BEARBEITEN (dank @WayfaringStranger): Eine vierte Möglichkeit besteht darin, dass die Autoren die Daten falsch interpretiert haben. Kurz nach der Veröffentlichung des Papiers kritisierten mehrere andere Papiere die statistischen Methoden von van Dokkum et al. um auf ihr Ergebnis zu schließen ( Martin et al. 2018; Famaey et al. 2018; Laporte et al. 2018) .van Dokkum schrieb in eine sehr lange Antwort auf seinem Blog, wie zumindest der erste dieser Artikel seine Ergebnisse tatsächlich bestätigt, anstatt sie zu widerlegen. Ich bin kein ausreichender Statistiker, um zu kommentieren, wer richtig und wer falsch ist, aber ich stelle fest, dass derzeit eine Debatte über die Facebook-Gruppe Astrostatistik stattfindet.


Sie fragen auch, ob der Mangel an DM mit dem "Mangel an Sternen" zusammenhängt. Ich würde nicht sagen, dass NGC1052 - DF2 "keine Sterne hat", genauso wenig wie die Milchstraße "zu viele Sterne hat" - es ist nur eine kleine Galaxie. Aber im Allgemeinen ist die Streuung im Verhältnis $ M_ \ star / M_ \ mathrm {DM} $ umso größer, je kleiner eine Galaxie ist. Kleine Galaxien oder kleine Gasklumpen haben geringe Gravitationspotentiale, so dass eine kleine Galaxie leichter vom Gas befreit werden kann und ein kleiner Gasblock einer Galaxie oder einem Akkretionsstrom leichter entweichen kann, ohne dunkle Materie anzuziehen. Im Gegensatz dazu wäre es sehr schwierig, sich eine sehr große Galaxie mit einem erheblich unterschiedlichen Verhältnis von $ M_ \ star / M_ \ mathrm {DM} $ vorzustellen, und tatsächlich ist die Streuung für massive Galaxien kleiner als der Faktor zwei (z. B. More et al. 2010).

[Diese ausgeflippte Entdeckung von Galaxien ohne dunkle Materie scheint entlarvt zu werden] (https://www.sciencealert.com/that-second-galaxy-with-no-dark-matter-seems-have-been-debunked-too) . "Nach neuen Entfernungsberechnungen ist die fragliche Galaxie viel näher als die ursprünglich vorgeschlagenen Messungen. Dies ändert sowohl die Masse der gesamten Galaxie als auch den Anteil dieser Masse, der normale Materie sein könnte."
@KeithMcClary Ooh aufregend! Ich denke, van Dokkum ist jedoch anderer Meinung: D.
#2
-1
Wayfaring Stranger
2018-04-07 21:07:41 UTC
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Bullet Cluster Wir haben bereits ein Beispiel einer großen Galaxie gesehen, die dunkle Materie von einer kleineren entfernt.

Nein, das ist anders. Der Bullet Cluster wird von _gas_ befreit, weil es kollisional ist. Die Sterne und DM bleiben kollisionsfrei und bleiben zusammen.
@pela Möglicherweise, aber 14 Milliarden Jahre scheinen eine lange Zeit ohne zumindest eine größere Gravitationswechselwirkung zu sein. (B Seite
Das stimmt, aber ich glaube nicht, dass ich verstehe, was das damit zu tun hat, dass Sterne von dunkler Materie getrennt werden.
Dunkle Materie fehlt doch nicht. Nur vielleicht ein wenig niedrig: https://arxiv.org/abs/1804.04136 https://arxiv.org/abs/1804.04167 https://arxiv.org/abs/1804.04139 Viel Lärm um nicht sehr viel. Es braucht nicht viel, um DM aus einer bereits ultra-diffusen Galaxie zu entfernen.
@pela sogar "kollisionsfreie" Sterne tragen viel mehr Schwung als die Teilchen der dunklen Materie. Versuchen Sie einige Zeit, eine Mischung aus feinem Sägemehl und Murmeln aufzusaugen. Einfach das ganze Sägemehl zu bekommen, ohne die Murmeln zu stören. Der Fall Sterne gegen Dunkle Materie ist millionenfach extremer.
Ich bin nicht sicher, ob diese Papiere das Ergebnis widerlegen, aber es ist eine anhaltende Debatte. Sie können die Antwort von van Dokkum [hier] sehen (https://www.pietervandokkum.com/ngc1052-df2).
Wie auch immer, ich denke vielleicht - aber korrigieren Sie mich, wenn ich falsch liege -, dass Sie den Mechanismus falsch interpretieren. DM kann "gezeiten" entfernt werden, aber das entfernt auch Gas und Sterne, da die Schwerkraft alles beeinflusst. Gas kann kollisionsbedingt abgestreift werden, wodurch es von Sternen / DM getrennt wird. Dies ist mit dem Bullet Cluster geschehen, und wir sehen beide Komponenten ("Gas" und "DM + Sterne"). In gewisser Weise ist es auch das, was (angeblich) mit DF2 passiert ist, nur dass wir jetzt nur die gasförmige Komponente sehen.
Vielleicht verstehe ich Sie falsch, aber während Sie Sterne mit Murmeln vergleichen können, können Sie DM nicht mit Sägemehl vergleichen, da DM kollisionsfrei ist. Sie können jedoch Gas mit Sägemehl vergleichen. Aber Sterne sind effektiv auch kollisionsfrei und verhalten sich daher eher wie DM.
@pela Kein Sägemehl ist nicht kollisionsfrei, aber seine im Vergleich zu Sternen winzige Masse macht es viel einfacher, mit leichten Feldern herumzureißen. Gibt es in dieser spärlichen Galaxie viel neutralen Wasserstoff?
Ein Gravitationspotential kümmert sich jedoch nicht um die Masse eines Objekts, das sich darin bewegt. Ein Sägemehlpartikel, ein DM-Partikel, ein Stern und ein Schwarzes Loch folgen aufgrund der Schwerkraft derselben Flugbahn. Aber wenn Sie einmal Hydroforforces eingeführt haben, ist das eine andere Geschichte.
Trotzdem gebe ich zu, dass der DF2-Fall alles andere als eindeutig ist. Ich werde meine Antwort (später) bearbeiten, um die Artikel zu erwähnen, auf die Sie verlinkt haben (die ich seit einer Woche bei der Überprüfung von arXiv nicht mehr gesehen habe - danke :)).


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