Mörk materia fortsätter att förvirra astronomer, som NASA: s Chandra röntgenobservatorium visade med upptäckten av ett omfattande hölje av mörk materia runt en isolerad elliptisk galax. Denna upptäckt står i konflikt med optiska data som antyder en brist på mörk materia kring liknande galaxer och väcker frågor om hur galaxer förvärvar och behåller sådana mörka ämnen halo.
Den observerade galaxen, känd som NGC 4555, är ovanlig eftersom den är en ganska stor, elliptisk galax som inte är en del av en grupp eller galaxkluster. I en artikel som publicerades i 1 november 2004-numret av de månatliga meddelandena från Royal Astronomical Society, Ewan O'Sullivan från Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i Cambridge, MA och Trevor Ponman vid University of Birmingham, Storbritannien , använd Chandra-data för att visa att galaxen är inbäddad i ett moln av 10 miljoner grader Celsius gas.
Detta heta gasmoln har en diameter på cirka 400 000 ljusår, ungefär dubbelt så stor som den synliga galaxen. Ett enormt kuvert, eller halo, av mörk materia behövs för att begränsa det heta molnet till galaxen. Den totala massan för mörkämnets halo är ungefär tio gånger den sammanlagda massan av stjärnorna i galaxen och 300 gånger massan av det heta gasmolnet.
En växande mängd bevis tyder på att mörk materia - som interagerar med sig själv och "normal" materia endast genom gravitation - är den dominerande formen av materia i universum. Enligt den populära teorin om "kall mörk materia" består mörk materia av mystiska partiklar kvar från det täta tidiga universum som rörde sig långsamt när galaxer och galaxkluster började bildas.
"De observerade egenskaperna hos NGC 4555 bekräftar att elliptiska galaxer kan ha sina egna mörka ämnen, oavsett miljö," sa O'Sullivan. "Detta väcker en viktig fråga: vad avgör om elliptiska galaxer har halo av mörk materia?"
De flesta stora elliptiska galaxer finns i grupper och kluster av galaxer och är troligen en produkt av sammanslagningen av två spiralgalaxer. I en sådan miljö kan haloerna av mörk materia strippas bort av gravitationsvattenkraften och läggas till andra galaxer eller gruppen som helhet. Därför är det svårt att avgöra hur mycket mörk materia de ursprungliga galaxerna hade och hur mycket de har förlorat för gruppen som helhet genom interaktioner med deras miljö.
Vikten av frågan om den inneboende mängden mörk materia som är förknippad med en elliptisk galax har nyligen ökat på grund av en rapport från ett internationellt team av astronomer under ledning av Aaron Romanowsky från University of Nottingham, Storbritannien. Detta team fann lite, om något bevis på mörk materia i tre relativt närliggande elliptiska galaxer. Två av dessa var i lösa galaxgrupper och en isolerades. Deras resultat, baserat på optiska data från det 4,2 meter långa William Herschel-teleskopet på den spanska ön La Palma, står i tydlig konflikt med röntgenuppgifterna på NGC 4555. Den optiska tekniken som används för att söka efter mörk materia i de närliggande elliptiska galaxerna kunde inte appliceras på NGC 4555 eftersom det är mer än 3 gånger så långt borta från jorden.
Antingen galaxerna som observerats av Romanowsky och kollegor har förlorat sina mörka ämnen halo genom tidigare interaktioner med andra galaxer, eller så är deras mörka ämneshalor mycket mer utsträckta, eller de bildades utan mörka ämnen halo. Det första alternativet är möjligt för galaxerna i grupper, men mycket osannolikt för den isolerade galaxen. Det andra och det tredje alternativet är fortfarande öppna, men skulle kräva en modifiering - kanske en större modifiering - av den kalla mörka materielteorin om galaxbildning.
"Detta är helt klart en fråga som förtjänar ytterligare övervägande," sa O'Sullivan. "Det verkar troligt att mycket mer teoretiskt och observationsarbete på elliptiska galaxer kommer att krävas innan denna fråga kan lösas."
Chandra observerade NGC 4555 med sin Advanced CCD Imaging Spectrometer (ACIS) i februari 2003. NASA: s Marshall Space Flight Center, Huntsville, Ala., Förvaltar Chandra-programmet för NASA: s Office of Space Science, Washington. Northrop Grumman från Redondo Beach, Kalifornien, tidigare TRW, Inc., var den främsta utvecklingsentreprenören för observatoriet. Smithsonian Astrophysical Observatory kontrollerar vetenskap och flygoperationer från Chandra X-ray Center i Cambridge, Mass.
Ytterligare information och bilder finns på:
http://chandra.harvard.edu
och
http://chandra.nasa.gov
Originalkälla: Chandra News Release
