Astronomer, der bruger WM Keck Observatory på Maunakea, Hawaii Island har fundet overbevisende bevis for en mørk stoffaglig dværggalakse, FCC 224. Denne ultra-diffuse galaxy ligger i udkanten af fornaxklyngen, ca. 60–65 millioner lys-år fra Jorden.
Discovery udfordrer det traditionelle kosmologiske paradigme, der antager, at Dark Matter er en grundlæggende komponent i dannelse af galakse. Tidligere var mørke materie-mangelfulde galakser uden nogen løbende stjernedannelse kun blevet hævdet på et andet sted, NGC 1052-gruppen, og de nye observationer antyder, at sådanne genstande kan være mere udbredt end tidligere antaget.
Den usædvanlige galakse blev profileret i to komplementære undersøgelser. Den første undersøgelse, ledet af doktorgradskandidat Yimeng Tang fra University of California, Santa Cruz og udgivet i Astrofysisk tidsskriftanalyserer FCC 224s unikke kugleformede stjerneklyngsystem.
Den anden, ledet af doktorgradskandidat Maria Luísa Buzzo fra Swinburne University og af det europæiske sydlige observatorium, og offentliggjort i Astronomi og astrofysikudforsker galaksen og mulige scenarier for dens dannelse.
“Globulære klynger bruges ofte som en proxy til at estimere mængden af mørkt stof, som en galakse indeholder,” sagde Buzzo. “Af en eller anden grund har denne galakse (FCC 224) et usædvanligt antal lysende klynger og ingen mørk stof, i det mindste inden for dens indre regioner. Ingen eksisterende galakseformationsmodel inden for vores standardkosmologiske paradigme kan i øjeblikket forklare, hvordan denne galakse blev.”
Buzzos forskning undersøgte det mørke stofindhold i FCC 224 ved hjælp af spektroskopi i høj opløsning fra Keck Observatory’s Keck Cosmic Web Imager (KCWI). Hun udforskede sine ligheder med tidligere påståede mørke stoffri dværggalakser DF2 og DF4, der ligger inden for NGC 1052 Galaxy Group, for at afgøre, om FCC 224 hører til den samme klasse af galakser.
Buzzos forskning bygger på de indledende fund af Tang, der ved hjælp af billeddannelse fra NASAs Hubble Space Telescope (HST) fandt, at FCC 224 har stjerneklynger, der ligner andre mørke stofmangel galakser. Deres forskning antyder, at disse typer stjerneklynger kan være knyttet til en mangel på mørkt stof, der udfordrer konventionelle modeller for dannelse af galakse. Keck Observatory/KCWI -data blev opnået gennem et Swinburne University -forslag under Principal Investigator (PI) Duncan Forbes, mens HST -dataene blev erhvervet gennem et program ledet af Pi Aaron Romanowsky.
“Den nye højopløsningsrøde arm af KCWI gjorde det muligt for os at måle meget præcist bevægelserne inden for galaksen, som kan bruges til at spore dets mørke stofindhold,” forklarede Buzzo. “KCWIs høje spektrale opløsning gjorde det muligt for os nøjagtigt at måle bevægelserne (hastighedsdispersion) inden for FCC 224s stjerner og kugleformede klynger,” sagde Tang. “Disse målinger bekræftede, at galaksen udviser en ekstremt lav hastighedsdispersion – et kendetegn ved mørk stofmangel.”
Begge hold fremhæver behovet for yderligere observationer for at forstå mekanismerne bag FCC 224’s dannelse. En førende hypotese er, at en ekstern interaktion, såsom en kollision med høj hastighed, kan have adskilt Galaxy’s mørke og synlige stof, et formationsscenarie kendt som ‘The Bullet-Dwarf-modellen. “Imidlertid kræves yderligere data for at teste denne teori.
“FCC 224 tjener som et afgørende datapunkt i vores bestræbelser på at identificere og studere andre mørkemangel galakser,” tilføjede Buzzo. “Ved at udvide prøvestørrelsen kan vi forfine vores forståelse af disse sjældne galakser og af rollen som mørkt stof i dværggalakseformation.”
Opdagelsen af FCC 224 uden for NGC 1052-gruppen antyder, at galakser med mørk stof-mangel kan være mere almindelige end tidligere troet, hvilket rejser grundlæggende spørgsmål om nødvendigheden af mørke stof ved udformningen af galakser. Efterhånden som observationsfunktioner forbedres, sigter astronomer på at gennemføre større undersøgelser for at identificere lignende galakser og undersøge deres oprindelse.