Rundt 13 millioner lysår unna i stjernebildene Canes Venatici, det er en sky. Den vi fokuserer på er Canes Venatici I, bare en liten del av Virgo Supercluster og bare flytte sammen med utvidelsen av universet. I den ser vi en galakse som skiller seg ut fra mengden av en veldig god grunn ... den har veldig liten eller ingen mørk materie. Dets navn? Messier 94.
Da den meget begavede Pierre Mechain oppdaget denne galaksen 22. mars 1781, tok det to dager før Charles Messier hadde sjansen til å bekrefte sin observasjon og katalogisere den som objekt 94. Fra Messiers merknader: “` Nebula uten stjerne, over hjertet av Charles [alpha Canum Venaticorum], på parallellen til stjernen nr. 8, av sjette styrke av Hunting Dogs [Canes Venatici], i følge Flamsteed: I sentrum er det strålende og nebulositeten [er] litt diffus. Den ligner nebulaen som er under Lepus, nr. 79; men denne er vakrere og lysere: M. Mechain har oppdaget denne den 22. mars 1781. (diam. 2,5 ′) ”.
Mens de fleste observatører og noen referanseveiledninger omtaler M94 som en sperret spiralgalakse (Sb), er det bemerkelsesverdige trekk ved en dobbel ringstruktur - bevis på en galaktisk kjerne med lav ionisering av kjernefysiske emisjonslinjer (LINER). Den indre kjernen er en starburst ring, der mange stjerner dannes raskt og gjennomgår supernovaer med en forbløffende hastighet. Disse starbursts kan også ledsages av dannelse av galaktiske jetfly når materie faller inn i det sentrale sorte hullet og danner et resonansmønster. Sier C. Munoz-Tunon: “Utbuktningen og den indre stangen driver diskgassbevegelse, forårsaker bevegelser innover utenfor H II-ringen og utover rett innenfor, og akkumulerer dermed materiale for å utløse stjernedannelse på ringen. I den sentrale delen driver baren gassen mot sentrum, noe som forklarer den betydelige mengden gass i kjernen til tross for tilstedeværelsen av et fossilt stjernebarn. De særegne bevegelsene som er rapportert i litteraturen med henvisning til den ioniserte gassen fra H II-ringen, kan forstås som innflytende gass som støter på sjokkbølgene som genereres av starburstknutene på H II-ringen og blir hevet over galakseskiven. Scenarioet med stjernedannelse som forplanter seg fra kjernen utover som ble brukt for å forklare den tilsynelatende ekspanderende bevegelsen av HI-ringen, støttes ikke fullt ut, i lys av en sammenligning av plasseringen av HI-ringen med FUV-ringen. FUV-ringen topper seg på omtrent 45 48 -48 ″, noe som kan peke på et innad-forplantende stjernedannelsesscenario. ”
Men poenget kan diskuteres. I følge arbeidet med John Kormendy og Robert Kennicutt, er det mulig at det vi ser bare er en illusjon av starburst forårsaket av vår synsvinkel. “Universet er i omstilling. I tidlige tider ble galaktisk evolusjon dominert av hierarkisk klynging og sammenslåing, prosesser som er voldelige og raske. I den nærmeste fremtid vil evolusjonen for det meste være sekulær, den langsomme omorganiseringen av energi og masse som er et resultat av interaksjoner som involverer kollektive fenomener som barer, ovale disker, spiralstruktur og triaksiale mørke glorier. Begge prosesser er viktige nå. Denne gjennomgangen diskuterer intern sekulær evolusjon, og konsentrerte seg om en viktig konsekvens, oppbygging av tette sentrale komponenter i diskgalakser som ser ut som klassiske, sammenslåtte bygninger, men som sakte ble laget av diskgass. Vi kaller disse pseudobulgene. ”
Uansett hva som forårsaket den doble ringstrukturen og synkende rotasjonskurver - er det sanne svaret fortsatt unnvikende. Merkelig nok var det det som ble foreslått i 2008 som gjorde Messier 94 enda mer mystisk ... mangelen på mørk materie.
Så hvorfor skal mørk materie “materie”? Det er enkelt. Vi kjenner dens gravitasjonseffekter på synlig materie, og dermed kan vi forklare de flate rotasjonskurvene til spiralgalakser, for ikke å nevne mørk materie har en sentral rolle i galakstrukturdannelse og galakseutvikling. Vi skylder disse funnene til Fritz Zwicky som fortalte oss at et høyt forhold mellom masse og lys indikerer tilstedeværelsen av mørk materie i galakser - akkurat som han lærte oss at mørk materie også spiller en rolle i galakse klynger. Dr. Zwickys tankegang var radikal for tiden… Men er det fortsatt rom for radikal tenking? Hvorfor ikke?
I følge arbeidet til Joanna Jalocha, Lukasz Bratek og Marek Kutschera, utgjør vanlige lysende stjerner og gass alt materialet i M94 - uten rom for mørk materie. "Sammenligningen av massefunksjoner og rotasjonslover på slutten av forrige seksjon illustrerer det faktum at modellene med utflate massefordelinger er mer effektive enn de ofte brukte modellene forutsatt sfærisk glorie. De førstnevnte er bedre når det gjelder regnskap både for høye rotasjonshastigheter så vel som for lavskala-struktur av rotasjonskurver og med merkbart mindre mengde materie enn sistnevnte (forholdet mellom rotasjon og massedistribusjon i diskmodellen er veldig følsomt for gradienter av en rotasjonskurve). Bruken av diskmodellen er berettiget for galakser med rotasjonskurver som bryter sfæreevnen. Dette er nødvendig (men ikke tilstrekkelig) betingelse for en sfærisk massefordeling. Rotasjon av spiralgalaksen NGC 4736 kan forstås fullt ut innenfor rammen av Newtonsk fysikk. Vi har funnet en massefordeling i galaksen som stemmer perfekt med sin høyoppløselige rotasjonskurve, stemmer overens med I-båndets lysstyrkefordeling som gir et lavt masse-til-lys-forhold på 1,2 i dette båndet med en total masse på 3,43 × 1010M, og er i samsvar med mengden HI observert i de fjerne delene av galaksen, og etterlater ikke mye rom (hvis noen) for mørk materie. Bemerkelsesverdig nok har vi oppnådd denne konsistensen uten å påberope oss hypotesen om en massiv mørk glorie og heller ikke bruke modifiserte gravitasjoner.
Det finnes en klasse av spiralgalakser, lik NGC 4736, som ikke er dominert av sfærisk massefordeling ved større radier. Det viktigste er at rotasjonskurver skal rekonstrueres nøyaktig i dette området for ikke å overvurdere massefordelingen. For en gitt rotasjonskurve kan det lett bestemmes om en sfærisk glorie kan tillates ved store radier ved å undersøke den kepleriske massefunksjonen som tilsvarer rotasjonskurven (den såkalte sfærisitetstesten). Ved å bruke utfyllende informasjon om massedistribusjon, uavhengig av rotasjonskurve, overvant vi avskjæringsproblemet for diskmodellen, at for en gitt rotasjonskurve kunne en massefordeling ikke bli funnet unikt, da den var avhengig av vilkårlig ekstrapolering av rotasjonskurven .”
Mer forklaring? Gå deretter inn i MOND - Modified Newtonian dynamics hvor en modifisering av Newtons Second Law of Dynamics (F = ma) brukes for å forklare galaksens rotasjonsproblem. Den sier ganske enkelt at akselerasjon ikke er lineært proporsjonal med kraft ved lave verdier. Men vil det fungere her? Hvem vet? Jacob Bekenstein sier: “Det modifiserte Newtonian dynamics (MOND) -paradigmet til Milgrom kan skryte av en rekke vellykkede forutsigelser angående galaktisk dynamikk; disse er gjort uten forutsetning om at mørk materie spiller en betydelig rolle. MOND krever gravitasjon for å vike fra Newtonian teori i det ekstragalaktiske regimet der dynamiske akselerasjoner er små. Så langt har relativistiske gravitasjonsteorier foreslått å underbygge MOND enten sammenstøtet med de post-Newtonianske testene av generell relativitet, eller ikke klart å gi betydelig gravitasjonslinsering, eller krenket hellige prinsipper ved å utvise superluminale skalarbølger eller et {a priori} vektorfelt. "
Så neste gang du er ute og observerer galakser, kan du se på "Cat's Eye" Galaxy. Til og med et lite teleskop vil avsløre den lyse, kontroversielle kjernen og den sprø formen. Og takket være fremragende astrofotografer som Roth Ritter har vi lov til å se mye mer ...
Vi takker Roth Ritter fra Northern Galactic for å dele hans utrolige arbeid!
