Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Simulation zeigt: Es gibt Galaxien ohne Dunkle Materie

10.05.2019

Nach dem Standardmodell der Kosmologie enthalten Galaxien große Mengen Dunkler Materie. Wissenschaftler der Universität Bonn haben kürzlich postuliert, dass es auch Galaxien geben müsste, bei denen das nicht der Fall ist. Sie konnten dieses „Zwei-Zwerge-Theorem“ nun in einer der führenden Galaxieentstehungs-Simulationen bestätigen. Die Ergebnisse werfen Fragen zur Existenz Dunkler Materie auf, da sie sich mit Beobachtungsdaten nicht vereinbaren lassen. Sie erscheinen in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics, sind aber bereits online abrufbar.

Nach dem Standardmodell der Kosmologie (abgekürzt: LCDM) besteht das Universum bis zu 80 Prozent aus Dunkler Materie. Diese wirkt als eine Art „Klebstoff“: Mit ihren Gravitationskräften verhindert sie, dass Galaxien durch die in ihnen wirkenden Fliehkräfte zerreißen. Allerdings gilt das möglicherweise nicht immer:


Die Abbildung zeigt einen kleinen Ausschnitt der Illustris-Simulation: Gezeiten-Zwerggalaxien (rot) enthalten im Gegensatz zu primordialen Zwerggalaxien (blau) keine Dunkle Materie.

(c) Illustris-1-Simulation (http://www.illustris-project.org/explorer/), AG Kroupa / Universität Bonn

„Wir haben im Jahr 2012 postuliert, dass manche Arten von Zwerggalaxien keine Dunkle Materie enthalten“, erklärt Prof. Dr. Pavel Kroupa vom Helmholtz-Institut der Universität Bonn und dem Astronomischen Institut der Karls-Universität Prag. „Tatsächlich konnten wir diese theoretische Überlegung nun mit Hilfe der so genannten Illustris-Computersimulation bestätigen.“

Zwerggalaxien unterscheiden sich von „normalen“ Galaxien vor allem durch ihre geringere Größe. Die in ihnen enthaltenen Sterne wiegen zusammen einige hundert Millionen mal soviel wie die Sonne.

Zum Vergleich: Die Sterne der Milchstraße bringen zusammen rund 60 Milliarden Sonnenmassen auf die Waage. Die meisten der Mini-Galaxien werden als primordiale Galaxien bezeichnet. Sie entstanden in der Zeit nach dem Urknall durch Kondensation von Materiegas.

Die Dunkle Materie wirkte dabei gewissermaßen als Kondensationskeim: Sie zog mit ihren Gravitationskräften Gaswolken an, die sich mit der Zeit zu Millionen von Sternen verdichteten.

Zwerge ohne Dunkle Materie sind kompakter

Daneben gibt es aber noch eine andere Sorte von Zwerggalaxien. Sie entstehen, wenn zwei normale Galaxien kollidieren. Bei diesem Crash wirken aufgrund der gegenseitigen Anziehung beider Galaxien so genannte Gezeitenkräfte. Diese schleudern große Mengen Materie aus der Peripherie der Kollision heraus.

„Die Zwerggalaxien, die sich dabei bilden, werden auch als Gezeiten-Galaxien bezeichnet“, erklärt Kroupas Mitarbeiter Moritz Haslbauer. „Sie enthalten aufgrund ihrer Entstehungsgeschichte keine bis kaum Dunkle Materie.“

In der Illustris-1-Simulation lässt sich die Entwicklung des Universums seit der Zeit kurz nach dem Urknall nachvollziehen. Sie bestätigt dieses „Zwei-Zwerg-Theorem“: Neben primordialen Zwerggalaxien mit einem großen Anteil Dunkler Materie müsste es demnach also auch Gezeiten-Galaxien ohne Dunkle Materie geben. Verglichen mit primordialen Zwerggalaxien gleicher Masse sollten diese zudem einen deutlich kleineren Radius aufweisen. Denn aufgrund der fehlenden Gravitationskräfte der Dunklen Materie müssen sie deutlich kompakter sein, da sie sonst die Sterne in ihrer Peripherie nicht festhalten könnten.

„An dieser Stelle stoßen wir auf einen unerklärlichen Unterschied zu heutigen Beobachtungsdaten“, betont Moritz Haslbauer. „Alle bislang gefundenen Zwerggalaxien weisen nämlich ähnliche Masse-zu-Radius-Verhältnisse auf. Das heißt, den von der Simulation postulierten Größenunterschied scheint es nicht zu geben.“

Kroupa wertet das als Hinweis darauf, dass es vielleicht gar keine Dunkle Materie gibt. Tatsächlich gibt es auf deren Existenz bislang nur theoretische Hinweise; direkt nachgewiesen wurde sie trotz intensiver Suche noch nicht. „Wir vermuten stattdessen, dass die Newton'schen Gravitations-Gesetze unter Bedingungen, wie sie in Galaxien herrschen, modifiziert werden müssen“, erklärt der Astrophysiker. In der Fachwelt wird diese so genannte MOND-Theorie – das Akronym steht für „modifizierte Newton'sche Dynamik“ – strittig diskutiert. „Sie würde aber neben anderen Phänomenen auch das Größen-Problem sehr schön lösen“, betont Kroupa.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr. Pavel Kroupa
Helmholtz-Institut für Strahlen- und Kernphysik
Universität Bonn
Tel. +49 228 736140 und +49 157/89091309
E-Mail: pkroupa@uni-bonn.de

Moritz Haslbauer
Helmholtz-Institut für Strahlen- und Kernphysik
Universität Bonn
Tel. +49 228/73-9399 und +43 650 / 9808250
E-Mail: mhaslbauer@astro.uni-bonn.de

Originalpublikation:

M. Haslbauer, J. Dabringhausen, P. Kroupa, B. Javanmardi und I. Banik: Galaxies lacking dark matter in the Illustris simulation; Astronomy & Astrophysics; Link: https://arxiv.org/abs/1905.03258

Johannes Seiler | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-bonn.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht NASA-Mission ermöglicht genaue Messungen von Neutronensternen - Kernphysik-Team der TU Darmstadt beteiligt
13.12.2019 | Technische Universität Darmstadt

nachricht Hochgeladenes Ion bahnt den Weg zu neuer Physik
11.12.2019 | Max-Planck-Institut für Kernphysik

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Das feine Gesicht der Antarktis

Eine neue Karte zeigt die unter dem Eis verborgenen Geländeformen so genau wie nie zuvor. Das erlaubt bessere Prognosen über die Zukunft der Gletscher und den Anstieg des Meeresspiegels

Wenn der Klimawandel die Gletscher der Antarktis immer rascher Richtung Meer fließen lässt, ist das keine gute Nachricht. Denn dadurch verlieren die gefrorenen...

Im Focus: Virenvermehrung in 3D

Vaccinia-Viren dienen als Impfstoff gegen menschliche Pockenerkrankungen und als Basis neuer Krebstherapien. Zwei Studien liefern jetzt faszinierende Einblicke in deren ungewöhnliche Vermehrungsstrategie auf atomarer Ebene.

Damit Viren sich vermehren können, benötigen sie in der Regel die Unterstützung der von ihnen befallenen Zellen. Nur in deren Zellkern finden sie die...

Im Focus: Virus multiplication in 3D

Vaccinia viruses serve as a vaccine against human smallpox and as the basis of new cancer therapies. Two studies now provide fascinating insights into their unusual propagation strategy at the atomic level.

For viruses to multiply, they usually need the support of the cells they infect. In many cases, only in their host’s nucleus can they find the machines,...

Im Focus: Cheers! Maxwell's electromagnetism extended to smaller scales

More than one hundred and fifty years have passed since the publication of James Clerk Maxwell's "A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field" (1865). What would our lives be without this publication?

It is difficult to imagine, as this treatise revolutionized our fundamental understanding of electric fields, magnetic fields, and light. The twenty original...

Im Focus: Hochgeladenes Ion bahnt den Weg zu neuer Physik

In einer experimentell-theoretischen Gemeinschaftsarbeit hat am Heidelberger MPI für Kernphysik ein internationales Physiker-Team erstmals eine Orbitalkreuzung im hochgeladenen Ion Pr9+ nachgewiesen. Mittels einer Elektronenstrahl-Ionenfalle haben sie optische Spektren aufgenommen und anhand von Atomstrukturrechnungen analysiert. Ein hierfür erwarteter Übergang von nHz-Breite wurde identifiziert und seine Energie mit hoher Präzision bestimmt. Die Theorie sagt für diese „Uhrenlinie“ eine sehr große Empfindlichkeit auf neue Physik und zugleich eine extrem geringe Anfälligkeit gegenüber externen Störungen voraus, was sie zu einem einzigartigen Kandidaten zukünftiger Präzisionsstudien macht.

Laserspektroskopie neutraler Atome und einfach geladener Ionen hat während der vergangenen Jahrzehnte Dank einer Serie technologischer Fortschritte eine...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Analyse internationaler Finanzmärkte

10.12.2019 | Veranstaltungen

QURATOR 2020 – weltweit erste Konferenz für Kuratierungstechnologien

04.12.2019 | Veranstaltungen

Die Zukunft der Arbeit

03.12.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Titin in Echtzeit verfolgen

13.12.2019 | Biowissenschaften Chemie

LogiMAT 2020: Automatisierungslösungen für die Logistik

13.12.2019 | Messenachrichten

Das feine Gesicht der Antarktis

13.12.2019 | Geowissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics