Forskning utförd av forskare vid Rochester Institute of Technology utesluter en utmaning mot den accepterade standardmodellen av universum och teorin om hur galaxer bildas genom att kasta nytt ljus över en problematisk struktur.

Den enorma polära strukturen – ett plan av satellitgalaxer vid Vintergatans poler – är i centrum för en dragkamp mellan forskare som inte är överens om förekomsten av mystisk mörk materia, den osynliga substansen som, enligt vissa forskare, omfattar 85 procent av universums massa.

Ett dokument som accepterats för publicering i Monthly Notices for the Royal Astronomical Society stärker den vanliga kosmologiska modellen, eller paradigmet för kall mörk materia, genom att visa att den stora polarstrukturen bildades långt efter Vintergatan och är en instabil struktur.

Studien, "Är dvärggalaxernas stora polära struktur ett allvarligt problem för CDM?" – tillgängligt online på arxiv.org/abs/1612.07325 – var medförfattare av Andrew Lipnicky, en Ph.D. kandidat i RIT:s astrofysiska vetenskaps- och teknikprogram, och Sukanya Chakrabarti, biträdande professor vid RIT:s School of Physics and Astronomy, vars anslag från National Science Foundation stödde forskningen.

Lipnicky och Chakrabarti analyserar fördelningen av de klassiska Vintergatans dvärggalaxer som bildar den stora polära strukturen och jämför den med simuleringar av de "saknade" eller subhalo-dvärggalaxerna som tros vara täckta av mörk materia.

Med hjälp av rörelsemätningar, författarna spårade banorna för de klassiska Vintergatans satelliter bakåt i tiden. Deras simuleringar visade att den enorma polära strukturen bröts upp och spreds, vilket indikerar att planet inte är så gammalt som man ursprungligen trodde och bildades senare i galaxens utveckling. Detta betyder att den enorma polära strukturen hos satellitgalaxer kan vara en övergående egenskap, Chakrabarti noterade.

"Om den plana strukturen varade under lång tid, det skulle vara en annan historia, " sade Chakrabarti. "Det faktum att det sprids så snabbt indikerar att strukturen inte är dynamiskt stabil. Det finns egentligen ingen inkonsekvens mellan dvärggalaxernas plana struktur och det nuvarande kosmologiska paradigmet."

Författarna tog bort de klassiska Vintergatan-satelliterna Leo I och Leo II från studien när orbitalanalyser fastställde att dvärggalaxerna inte var en del av den ursprungliga enorma polarstrukturen utan senare tillägg troligen rycktes från Vintergatan. En jämförelse som exkluderar Leo I och II avslöjar ett liknande plan som delas av klassiska galaxer och deras täckta motsvarigheter.

"Vi provade många olika kombinationer av dvärggalaxerna, inklusive distributioner av dvärgar som delar liknande banor, men till slut upptäckte att planet alltid skingrades väldigt snabbt, sa Lipnicky.

Motsatta vetenskapliga tankar avvisar existensen av mörk materia. Detta läger ifrågasätter det standardmässiga kosmologiska paradigmet som accepterar både en vidsträckt polär struktur av satellitgalaxer och ett dolt plan av mörk materia täckta galaxer. Lipnicky och Chakrabartis studie stödjer samexistensen av dessa strukturer och motbevisar utmaningen mot den accepterade standardmodellen av universum.

Deras forskning överensstämmer med en studie från 2016 ledd av Nuwanthika Fernando, från University of Sydney, som fann att vissa Vintergatans plan är instabila i allmänhet. Tidningen publicerad i Månatliga meddelanden för Royal Astronomical Society .