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?
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).
Bullet Cluster Wir haben bereits ein Beispiel einer großen Galaxie gesehen, die dunkle Materie von einer kleineren entfernt.