Astronomer kan inte se det men de vet att det är där ute från de snedvridningar som orsakas av dess allvar. Men den beskriver också en avlägsen, liten galax som ligger cirka 10 miljarder ljusår från jorden. Denna galax kan inte ses i teleskop, men astronomer kunde upptäcka dess närvaro genom de små snedvridningar som gjorts i ljus som passerar förbi den. Denna mörka galax är den mest avlägsna och lägsta massa föremål som någonsin har upptäckts, och astronomer säger att den kan hjälpa dem att hitta liknande objekt och bekräfta eller avvisa nuvarande kosmologiska teorier om universums struktur.
"Nu har vi en mörk satellit [galax]", säger Simona Vegetti, en postdoktorisk forskare vid Massachusetts Institute of Technology, som ledde upptäckten. ”Men anta att vi inte hittar tillräckligt med dem - då måste vi ändra egenskaperna hos mörk materia. Eller så kanske vi hittar så många satelliter som vi ser i simuleringarna, och det kommer att säga att mörk materia har de egenskaper vi tror att den har. ”
Denna dvärggalax är en satellit i en avlägsen elliptisk galax, kallad JVAS B1938 + 666. Teamet letade efter svaga eller mörka satelliter av avlägsna galaxer med hjälp av gravitationslinsning och gjorde sina observationer med Keck II-teleskopet på Mauna Kea på Hawaii, längs med teleskopets adaptiva optik för att begränsa snedvridningarna från vår egen atmosfär.
De hittade två galaxer i linje med varandra, sett från jorden, och det närmare objektets gravitationsfält avledde ljuset från det mer avlägsna objektet (JVAS B1938 + 666) när ljuset passerade genom den mörka galaxens gravitationsfält och skapade en förvrängd bild som kallas en "Einsteinring."
Med hjälp av data från denna effekt konstaterades att den mörka galaxens massa var 200 miljoner gånger solens massa, vilket liknar massorna av satellitgalaxerna som finns runt vår egen Vintergata. Storleken, formen och ljusstyrkan på Einstein-ringen beror på massfördelningen över linsgalaxen i förgrunden.
Nuvarande modeller antyder att Vintergatan borde ha cirka 10 000 satellitgalaxier, men endast 30 har observerats. "Det kan vara så att många av satellitgalaxerna är gjorda av mörk materia, vilket gör dem svårfångade att upptäcka, eller så kan det vara problem med hur vi tror att galaxer bildas," sade Vegetti.
Dvärg galaxen är en satellit, vilket betyder att den klamrar fast vid kanterna på en större galax. Eftersom den är liten och de flesta av galaxmassan inte består av stjärnor utan av mörk materia, kan avlägsna föremål som denna galax vara mycket svaga eller till och med helt mörka.
"Av flera skäl lyckades det inte bilda många eller några stjärnor, och därför förblev det mörkt," sade Vegetti.
Vegetti och hennes team planerar att använda samma metod för att leta efter fler satellitgalaxer i andra regioner i universum, som de hoppas kommer att hjälpa dem att upptäcka mer information om hur mörk materia beter sig.
Deras forskning publicerades i veckans utgåva av Natur.
Lagets papper kan hittas här.
Källor: Keck Observatory, UC Davis, MIT
