Mörk materia, verkar det, har fastnat vid galaxer under mycket lång tid. De flesta galaxer som fanns för 10 miljarder år sedan hade ungefär lika mycket mörk materia som galaxer gör idag, vilket strider mot tidigare studier som antydde mindre mörk materia som lurade runt galaxer i det tidiga universum.
"Mörk materia var på samma sätt rikligt med stjärnbildande galaxer i det avlägsna förflutet som det är i nutiden,"sa Alfred Tiley, en astronom vid Durham University i England och huvudförfattare för den nya studien. Forskningen överlämnades nyligen till tidskriften Monthly Notices of the Royal Astronomical Society och publicerades 16 november i förtrycktidsskriftet arXiv." Det var inte ' t en fullständig överraskning, men i verkligheten visste vi inte om den iakttagande verkligheten skulle anpassas till förväntningarna från teorin. "
Mörkmaterial utgör ungefär 85 procent av den totala massan i vårt kända universum, men den mystiska substansen interagerar inte med ljus, vilket lämnar forskare i mörkret om dess exakta natur. I stället för att titta på den måste astronomer lita på mörk materiens gravitationskraft på den normala materien, kallad baryonisk materie, som utgör stjärnor, nebulor och planeter som vi ser på natthimlen, samt alla träd, stenar och människor på jorden.
Mörk materia tenderar att klumpa in i glorier runt galaxer; astronomer upptäckte detta genom att mäta hur snabbt galaxerna roterar. Enligt Newtons tyngdelag bör stjärnor i utkanten av en galax rotera mycket långsammare än de i mitten. Men på 1960-talet fann astronomer snabba förortsstjärnor på mjölkvägens kant som antydde att extra materia gömde sig bortom dessa stjärnas galaktiska banor.
Studier har sedan uppmätt tusentals rotationshastigheter över hela universumet, vilket bekräftar närvaron av dessa halo av mörk materia.
I den nya studien använde forskare data från två undersökningar av 1 500 stjärnbildande galaxer för att beräkna rotationsgraden för galaxer som går tillbaka 10 miljarder år. Det är svårt att mäta galaktisk rotation långt i det kosmiska förflutna, eftersom dessa gamla galaxer är otroligt avlägsna och svaga. Så forskarna uppskattade ett genomsnitt genom att klumpa upp galaxerna på avstånd och sedan kombinera deras ljus.
"Vår uppskattning av mängden mörk substans i galaxer är ett genomsnitt för hela befolkningen vid varje epok," sa Tiley till Live Science. "Mängden mörk materia i enskilda galaxer kan variera avsevärt."
Forskarna fann galaxmassan och densiteten och fann nästan motsvarande mängder mörk materia för galaxer som fanns för länge sedan i vårt kosmiska förflutna som för galaxer i vårt lokala universum.
Men inte alla är helt övertygade. Resultaten motsäger tidigare studier som fann att galaxer i det tidiga universum hade mindre mörk materia än yngre galaxer gör. Dessa studier tittade på mycket mer massiva enskilda galaxer och använde en annan modell för att dra slutsatsen av mörk materia.
Reinhard Genzel, huvudförfattare till en av de tidigare studierna och en astronom vid Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics i Garching, Tyskland, berättade för Live Science. "" använder bara en av de fyra oberoende metoder som vi använde för att komma fram till vår slutsats.
Tiley fann att hans lags resultat var mycket beroende av modellen de använde. I slutändan valde han att använda en modell som han och hans kollegor tyckte vara mer representativa för de lågmassiga galaxerna som forskarna tror dominerade i den tidiga epoken.
Datorsimuleringar tyder på att mycket högmassa galaxer, liksom de studerade av Genzel, är sällsynta i det avlägsna universum. "Det verkar som att resultaten gäller mycket massiva galaxer vid denna avlägsna epok men kanske inte är representativa för galaxer med relativt lägre stjärnmassor, som de som vi studerade i vårt arbete," sa Tiley till Live Science.
De nya resultaten matchar vad som skulle förväntas från den rådande "lambda kalla mörka" materiemodellen som beskriver vårt universum. Denna modell förklarar hur universum är strukturerat och varför det expanderar i en allt snabbare takt.
