Et internationalt team af forskere har fundet mørkt stof, der dominerer haloerne af to supermassive sorte huller i galakser omtrent 13 milliarder lysår væk. Deres undersøgelse, der blev offentliggjort i The Astrophysical Journalgiver ny indsigt i forholdet mellem mørkt stof og supermassive sorte huller, når universet stadig var meget ungt, og hvordan galakser har udviklet sig indtil i dag.
Den første person, der opdagede, at Dark Matter spillede en vigtig rolle i galakser, var astronom Vera Rubin, der i 1970’erne bemærkede, at de ydre dele af lokale galakser roterede med højere hastigheder end forventet, hvilket dannede det, der senere blev navngivet en flad rotationskurve.
Hvis galakser kun bestod af stjerner og gas og overholdt Newtons love, ville udkanten af en galakse bevæge sig langsommere end spidshastigheden tættere på Galaxy’s Center. Rubins observationer kunne kun give mening, hvis der var en stor mængde usynlig masse, senere kaldet Dark Matter, der omringede galaksen som en glorie, hvilket gjorde det muligt for stjerner og gas overalt langt fra Galaxy Center at bevæge sig med højere hastighed.
Endvidere er mørk stofforsamling så langt tilbage i universet aldrig blevet observationsmæssigt begrænset og forbliver ukendt på trods af dens grundlæggende betydning for vores forståelse af universet.
Et forskerteam ledet af University of Tokyo Kavli Institute for Physics and Mathematics of the Universe (Kavli IPMU, WPI), der besøger forsker og Peking University kandidatstuderende Qinyue Fei, og inklusive Kavli IPMU -professor John Silverman, University of Texas Austins Dr. Dr. Seiji Fujimoto og Peking University Kavli Institute for Astronomy og Astrophysics lektor Ran Wang har undersøgt det mørke stofindhold i supermassive sorte huller omkring 13 milliarder lysår væk.
“Vera Rubin leverede det første bevis for mørke stof ved hjælp af rotationskurverne for de nærliggende lokale galakser. Vi bruger den samme teknik, men nu i det tidlige univers,” sagde Silverman.
Muliggjort ved hjælp af data fra Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) og den ioniserede carbon (C+) emissionslinje, var forskerne i stand til at afsløre gasdynamikken i to kvasar værtsgalakser ved rødskift 6. Ved at studere rotationskurverne for hver Galakse, de fandt, at mørke stof udgjorde ca. 60% af sin samlede masse.
Hastighedsændringer med radius i galaksen fanges af blåskiftet gas (bevæger sig mod forskerne) og den røde skiftede gas (bevæger sig væk).
Interessant nok afslører rotationskurverne i det fjerne univers fra tidligere undersøgelser et fald i galaksen udkant, hvilket betyder en lav brøkdel af mørkt stof. Men de data, Fei og Silvermans team har taget, viser en flad rotationskurve, svarende til de massive diskgalakser tæt på Jorden, hvilket indikerer, at der kræves mere mørkt stof for at forklare de høje hastigheder.
Holdets fund kaster lys over det komplicerede forhold mellem mørkt stof og supermassive sorte huller. De tilbyder et afgørende stykke af puslespillet i forståelsen af, hvordan galakser udviklede sig fra det tidlige univers til de strukturer, vi observerer i dag.