En kunstners inntrykk av to kolliderende galakser. Bildekreditt: ESO Trykk for større bilde
Mørk materie er et mystisk stoff som ser ut til å utgjøre 25% av universets masse. Europeiske astronomer har målt mengden mørk materie i flere galakser, og funnet ut at en stor del av dem er utenfor balanse; deres indre bevegelser er veldig forstyrret. Dette betyr at mange galakser - så mye som 40% - nylig har gått gjennom sammenslåinger eller nær kollisjoner.
Et internasjonalt team av astronomer studerte flere titalls fjerne galakser, og fant at galakser hadde samme mengde mørk materie i forhold til stjerner for 6 milliarder år siden som de har nå. Hvis bekreftet, antyder dette et mye tettere samspill mellom mørk og normal materie enn tidligere antatt. Forskerne fant også at så mange som 4 av 10 galakser er utenfor balanse. Disse resultatene kaster et nytt lys på hvordan galakser former seg og utvikler seg siden universet bare var halvparten av dagens alder.
"Dette kan innebære at kollisjoner og sammenslåing er viktig i dannelsen og utviklingen av galakser," sa Francois Hammer, Paris Observatory, Frankrike, og en av lederne for teamet.
Forskerne var interessert i å finne ut hvordan galakser som er langt borte - og dermed sett på som de var da universet var yngre - utviklet seg til dem i nærheten. Spesielt ønsket de å studere viktigheten av mørk materie i galakser.
"Mørk materie, som utgjør rundt 25% av universet, er et enkelt ord for å beskrive noe vi virkelig ikke forstår," sa Hector Flores, medleder. "Fra å se på hvordan galaksen roterer, vet vi at mørk materie må være til stede, for ellers ville disse gigantiske strukturene bare oppløses."
I nærliggende galakser, og i vår egen Melkevei for den saks skyld, har astronomer funnet ut at det eksisterer en sammenheng mellom mengden mørk materie og vanlige stjerner: for hvert kilogram materiale i en stjerne er det omtrent 30 kilo mørk materie. Men holder dette forholdet mellom mørk og vanlig materie fremdeles i universets fortid?
Dette krevde måling av hastigheten i forskjellige deler av fjerne galakser, et ganske vanskelig eksperiment: tidligere målinger var faktisk ikke i stand til å undersøke disse galaksene i tilstrekkelige detaljer, siden de måtte velge en enkel spalte, dvs. en enkelt retning, over galaksen.
Ting endret seg med tilgjengeligheten av GIRAFFE-spektrografen med flere objekter, nå installert på 8,2 m Kueyen Unit Telescope fra ESOs Very Large Telescope (VLT) ved Paranal Observatory (Chile).
I en modus, kjent som “3-D-spektroskopi” eller “integrert felt”, kan dette instrumentet oppnå samtidig spektra av mindre områder med utvidede objekter som galakser eller tåker. For dette 15 distribuerbare fiberbunter, de såkalte Integral Field Units (IFUs), jfr. ESO PR 01/02, brukes til å foreta nøye målinger av fjerne galakser. Hver IFU er en mikroskopisk, topp moderne todimensjonal linsegruppe med en blenderåpning på 3 x 2 arcsec2 på himmelen. Det er som et insekt øye, med tjue mikrolinser kombinert med optiske fibre som fører lyset registrert på hvert punkt i feltet til inngangsspalten til spektrografen.
“GIRAFFE på ESOs VLT er det eneste instrumentet i verden som er i stand til å analysere samtidig lyset som kommer fra 15 galakser som dekker et synsfelt nesten like stort som fullmåne,” sa Mathieu Puech, hovedforfatter av en avisene som presenterer resultater. "Hver galakse som observeres i denne modusen er delt opp i kontinuerlige mindre områder der det blir oppnådd spektre samtidig."
Astronomene brukte GIRAFFE for å måle hastighetsfeltene til flere titalls fjerne galakser, noe som førte til det overraskende oppdagelsen at så mye som 40% av fjerne galakser var "ute av balanse" - deres indre bevegelser var veldig forstyrret - et mulig tegn på at de er viser fortsatt kjølvannet av kollisjoner mellom galakser.
Da de begrenset seg til bare galakser som tilsynelatende har nådd likevekten, fant forskerne at forholdet mellom den mørke materien og det stellare innholdet ikke så ut til å ha utviklet seg i løpet av de siste 6 milliarder årene.
Takket være den utsøkte spektrale oppløsningen tillater GIRAFFE også for første gang å studere fordelingen av gass som en funksjon av dens tetthet i slike fjerne galakser. De mest spektakulære resultatene avslører en mulig strøm av gass og energi drevet av den intense stjernedannelsen i galaksen og et gigantisk område med veldig varm gass (HII-regionen) i en galakse i likevekt som produserer mange stjerner.
"En slik teknikk kan utvides for å få kart over mange fysiske og kjemiske egenskaper ved fjerne galakser, slik at vi kan studere i detalj hvordan de samlet massen i løpet av hele livet," sa Fran ois Hammer. "På mange måter gir GIRAFFE og dets multi-integrerte feltmodus oss en første smak av hva som vil oppnås med fremtidige ekstremt store teleskoper."
Originalkilde: ESO News Release
