I resultat publicerade idag i The Astrofysisk tidskrift , Astronomer vid University of Texas i Austin rapporterar att de har snubblat på en extraordinär galax som kan bekräfta en nyligen ifrågasatt teori om mörk materia.

Mörk materia är materia som inte avger något ljus, men kan upptäckas genom dess gravitationskraft på annan materia. Det upptäcktes först på 1970-talet i studier av spiralgalaxer, vars yttre regioner roterade för snabbt bara för att drivas av de synliga stjärnorna och gasen i dessa regioner. Astronomer resonerade att det måste finnas mer massa som är osynlig. Årtionden av galaxobservationer har visat att nästan alla galaxer innehåller enorma mängder av denna "mörka materia, " och det, faktiskt, det finns ungefär fem gånger så mycket mörk materia som det är normalt, synlig materia i universum.

Dock, ett fåtal nyare studier har visat att vissa galaxer inte följer samma mönster som de galaxer med "mörk materia" som hittats sedan 1970-talet. Dessa studier visade att en handfull galaxer som sågs för cirka 10 miljarder år sedan inte innehåller den förväntade mängden mörk materia. Detta kan betyda att galaxer vid den tiden inte hade mycket mörk materia men fick det senare, någon gång under de senaste 10 miljarder åren. Om så är fallet, det skulle utmana vår grundläggande förståelse av hur galaxer bildas.

Nu UT Austin doktorand Patrick Drew och hans rådgivare, professor Caitlin Casey, har hittat en mycket avlägsen galax som verkar rik på mörk materia, precis som förväntat av långvarig teori. Eftersom denna galax är 9 miljarder ljusår bort, det säger oss att vissa galaxer redan innehåller en hel del mörk materia i det avlägsna förflutna. Det serendipitala fyndet verkar motsäga de andra kontroversiella fynden av galaxer med lite mörk materia.

Drews team studerade denna galax medan de använde Keck-teleskopet på Hawaii för en undersökning av de mest extrema stjärnbildande galaxerna i universum, de så kallade "dammiga stjärnbildande galaxerna". De hade inte för avsikt att studera mörk materia alls – snarare, de försökte förstå varför dessa galaxer producerar så många stjärnor så snabbt.

Men en av deras galaxer överraskade dem, och skickade deras arbete i en ny riktning.

På grund av den slumpmässiga vinkeln vid vilken galaxen DSFG850.95 studerades med teleskopet, uppgifterna gav en extremt detaljerad registrering av hastigheten för galaxens rotation från galaxens centrum hela vägen ut till dess avlägsna delar. Kallas en "rotationskurva, "Denna mätning är precis vad astronomer använder för att bestämma mängden mörk materia i en galax.

De visade dessa uppgifter för Susan Kassin, en kollega vid Space Telescope Science Institute. Kassin, en expert på sådana mätningar av rotationskurvor, insåg omedelbart att de hade hittat något extraordinärt:denna galax, sågs för 9 miljarder år sedan, innehåller all förväntad mörk materia som teorin förutspår.

Detta till skillnad från en studie från 2017 i Natur som hävdade att galaxer vid denna kosmiska epok, 10 miljarder år sedan, "har kanske inte så mycket mörk materia, och att de är fundamentalt annorlunda än galaxer i dagens universum, " sa Casey. "Galaxen vi hittade är ett tydligt motexempel på det, där det verkar ha mörk materia som beter sig på normalt sätt, som det gör i dagens universum."

Poängen, Drew säger att "den här galaxen gör vad som förväntas av galaxer som den och det är den första solida bekräftelsen på att det som händer i dessa galaxer i dagens universum är detsamma som det som hände i det tidiga universum."

Drew planerar att följa upp denna studie med ytterligare studier av galaxen i sitt pågående projekt med ALMA.