Forscher haben möglicherweise den Ort der Materie entdeckt, die meisten Galaxien scheinen in großen Mengen zu fehlen. Diese Entdeckung widerspricht jedoch weithin akzeptierten Theorien der Galaxienentstehung. Eine noch größere Herausforderung für unser Verständnis des Kosmos stellt die Tatsache dar, dass in vielen gigantischen Galaxien nun ein erheblicher Prozentsatz der lange Zeit als völlig verloren geglaubten Materie entdeckt wurde.
Was ist baryonische Materie?
Beobachtungen in den letzten zehn Jahren haben gezeigt, dass Galaxien von der Größe der Milchstraße weit weniger baryonische Materie enthalten, als wir erwartet hatten. Mit baryonischer Materie meinen wir normale Materie, nicht dunkle Materie. Diese Erwartung basiert auf der Annahme, dass Galaxienscheiben nur ungefähr 20% der baryonischen Materie enthalten, die sie dem Verhältnis der dunklen Materie des Universums zur normalen Materie hätten geben sollen. Etwa die Hälfte dieser verlorenen Masse wurde in den folgenden Jahren der Forschung in der kalten galaktischen Umgebung entdeckt, einer wolkigen Region um Galaxien.
Die verbleibende fehlende Materie wurde mithilfe von Daten des XMM-Newton-Weltraumteleskops und drei Galaxien des Chandra-Röntgenobservatoriums von Fabrizio Nicastro vom Nationalen Institut für Astrophysik in Italien und Kollegen lokalisiert. Eigentlich könnte es zu viel sein.
Die Forscher mussten Beobachtungen der drei Galaxien "stapeln", um das Licht der drei Galaxien kumulativ und nicht einzeln zu messen, da selbst diese leistungsstarken Observatorien Materie in keiner der Galaxien einzeln nachweisen konnten.
Sie entdeckten Beweise dafür, dass sich heißeres Gas mit einer hundertmilliardenfachen Masse der Sonne mit dem kalten Gas der galaktischen Umgebung vermischt. Nicastro behauptet, dass die von uns geschätzte Masse ausreicht, um die fehlende Masse in Galaxien zu erklären. Die überwiegende Mehrheit der Baryonen in Galaxien wurde durch [diese Beweise] entdeckt.
Es gibt nur ein Problem: Der Gegenstand sollte noch nicht einmal als verloren gelten. Nach Simulationen junger Galaxien muss der größte Teil der baryonischen Materie ausgestoßen worden sein, als diese neugeborenen Galaxien jung waren. Das liegt daran, dass junge Galaxien starke Winde haben müssen, die durch intensive Prozesse wie Sternentstehung und Supernovae verursacht werden. Daher hatten sie bei der Geburt die erwartete Menge an Substanz und wurden später entlassen.
Das bedeutet jedoch, dass die "verlorene" Materie längst verschwunden sein muss und nicht in der galaktischen Umgebung hätte gefunden werden dürfen. Vikram Ravi vom California Institute of Technology sagte: „Wir [wir dachten], dass diese Baryonen wirklich fehlen müssen, dass sie aus der Galaxie geschleudert worden sein müssen. Wenn das stimmt, ist es in dieser Hinsicht ein großartiges Ergebnis. Wenn die fehlende Masse tatsächlich vorhanden ist, müssen wir die Funktionsweise von Galaxien komplett überdenken.
Diese Ergebnisse müssen jedoch bestätigt werden, bevor wir fortfahren können. Ein potenzielles Problem besteht darin, dass die Glättungseffekte der Datenverarbeitung und -interpretation die von uns vorhergesagte Menge ändern könnten, wenn ein genaueres Modell der Verteilung dieser Substanz entwickelt wird. „Wenn wir den Halo der Milchstraße betrachten, sehen wir einen wirklich guten Grad an Struktur und Aggregation“, sagt Ravi. Ich glaube, um diese Daten besser interpretieren zu können, sollten Vergleiche mit hochgenauen Simulationen und der Milchstraße selbst angestellt werden.
Der Vergleich von Galaxien mit der Milchstraße wird in den kommenden Jahren besonders wichtig sein, da wir derzeit die periphere galaktische Umgebung von Galaxien außerhalb unserer eigenen nicht genau vorhersagen können. Nicastro stellt fest, dass bestehende Röntgensatelliten (XMM-Newton und Chandra) „noch ein oder zwei Bestätigungen mit außergewöhnlich langen Beobachtungen liefern können, aber neue Instrumente benötigt werden, um Populationsstudien dieser Komponenten [der galaktischen Umgebung] richtig durchzuführen. Es kann ein Jahrzehnt oder länger dauern, bis diese neuen Teleskope bereit sind, das nicht ganz so vollständige Materierätsel richtig zu lösen.
Quelle: Wissenschaftlerstudie
Günceleme: 10/03/2023 16:52