En artikel som nyligen publicerades i Astrofysisk tidskrift av ett team av IAC-forskare visar att stänger i galaxer roterar mycket långsammare än vad tidigare arbeten har antagit.

Varför tror majoriteten av astronomerna på mörk materia:materia vars sammansättning är okänd men som verkar utgöra 80 % av galaxernas massa? Konceptet uppfanns på 1930-talet av Fritz Zwicky som använde det för att förklara varför galaxerna i Coma-klustret rör sig mycket snabbare än vad som kan förklaras i termer av deras kända massor. Det mest avgörande steget togs på 1970-talet av den stora Vera Rubin, som visade att de yttre delarna av galaxer roterar mycket snabbare än vi kan förklara med hjälp av de kombinerade massorna av deras stjärnor, gas, och damm, och Newtons eller Einsteins gravitationslag. Sedan dess har astrofysiker tagit det som sitt standardscenario att galaxer är omgivna av en halo av denna mörka materia, som dominerar deras gravitationsfält. Men ingen har kunnat identifiera vad denna mörka materia är gjord av, trots partikelfysikernas bästa ansträngningar. Detta har stimulerat forskarna att tänka ut ytterligare tester. En av dessa föreslogs för 20 år sedan. Teoretikerna förutspådde att halos borde bromsa rotationen av staplarna i galaxer. Om de snurrar långsamt skulle detta vara ett starkt bevis på verkligheten av gloriorna, men om de snurrar snabbt skulle detta kasta tvivel om deras existens och därmed tvivla på den moderna kosmologins standardmodell.

I spiralgalaxer, stångens stjärnor roterar vanligtvis snabbare än deras armar på grund av gravitationen. Runt den galaktiska kärnan, det finns en så kallad "frätande cirkel", punkter på samma avstånd från galaxens centrum där stjärnorna på stången och de på resten av skivan roterar med samma hastighet. Alla dessa punkter bildar cirkeln, och avståndet mellan dem och kärnan är "corotationsradien", som forskare kunde hitta tack vare observationer. Sedan, de utarbetade en kvantitativ metod för att urskilja stängernas rotationshastighet. Om ribban saktar ner, spetsen skulle gradvis flytta utåt på skivan. Förutsägelsen angav att om korotationsradien var belägen på ett avstånd från det galaktiska centrumet större än 1,4 gånger längden på själva stången, det skulle vara bevis på att stången skulle ha bromsats av gloria av mörk materia runt galaxen.

Det är inte lätt att mäta korotationsradien, men under det senaste decenniet hade ett antal mätningar gjorts, på några dussin galaxer, och de uppmätta värdena för förhållandet mellan korotationsradien och stavlängden var nästan alla mindre än 1,4. Dessa resultat kastade tvivel på verkligheten av mörk materia glorier och verkade hota hela idén om mörk materia. Nu, dock, en artikel nyligen publicerad i Astrofysisk tidskrift av ett team av IAC-forskare, visar att stänger i galaxer roterar mycket långsammare än vad tidigare arbeten antagit.

För att göra detta använde de först en ny och exakt metod, som de själva har utvecklat, för mätning av korotationsradier, till över 100 galaxer. De gjorde också nya och rigorösa mätningar av stängernas längder, och fortsatte med att beräkna kvoterna. De flesta av dem var verkligen mindre än 1,4, men deras metod tillät dem att sondera djupare. De beräknade också förhållandet mellan stångens rotationshastighet och skivans rotationshastighet, och upptäckte att många av barerna, speciellt de längsta, roterar ganska långsamt, när du använder skivans rotationshastighet som grundenhet. Detta var förbryllande, eftersom dessa galaxer hade förhållandet ganska lite mindre än 1,4, några av dem kommer ner nära 1.

"Så vi letade efter en förklaring", säger Joan Font, "och det enda vi kunde komma på var att stängerna kanske växte längre och saktade ner, så att förhållandet mellan samrotationsradie och stånglängd inte har blivit större även om den mörka materiens halo saktar ner dem." Joan, och hans medforskare John Beckman, bestämde mig för att fråga Inmaculada Martínez, en teoretiker som forskar vid IAC, att köra en uppsättning simuleringar för att se om denna idé skulle fungera. Hon hade redan gjort modeller av hur barer beter sig när galaxer utvecklas, och hon visste redan att barer tenderar att växa längre genom att inkludera fler stjärnor från skivan. "När jag använde en modell utformad för att noggrant titta på hur en gloria av mörk materia påverkar en stång, Jag upptäckte att förhållandet kunde bli mindre än 1,4 även när stången bromsades av glorian", säger denna astrofysiker.

Kombinationen av dessa modeller med observationer har "räddat" mörk materia i galaktiska glorier, eftersom tidigare simuleringar verkade vägra dess effekt och skapa kontroverser inom området astrofysik. "Nu", säger John Beckman, "vi har visat att detta beror på otillräckliga simuleringar som ansågs vara bra. Verkligheten är att de staplar som roterar snabbt gör det ganska långsamt i praktiken".