De kallas galaxer med låg yta och ljusstyrka och det är tack vare dem som viktiga bekräftelser och ny information har erhållits om ett av kosmos största mysterier:mörk materia. "Vi har funnit att skivgalaxer kan representeras av ett universellt förhållande. i denna studie analyserade vi de så kallade LSB-galaxerna (Low-Surface-Brightness), en speciell typ av galax med en roterande skiva så kallad eftersom de har en ljusstyrka med låg densitet, säger Chiara di Paolo, astrofysiker vid SISSA och huvudförfattare till en studie som nyligen publicerades i MNRAS tillsammans med Paolo Salucci (astrofysiker vid SISSA) och Erkurt Adnan (Istanbuls universitet).

Forskarna analyserade hastigheten med vilken stjärnorna och gaserna som utgör ämnet för studien roterar, noterar att LSB:erna också har ett mycket homogent beteende. Detta resultat konsoliderar flera ledtrådar om närvaron och beteendet av mörk materia, öppnar upp nya scenarier om dess interaktion med ljus materia.

Ljus och skuggor på materia

Den finns där men du kan inte se den. Mörk materia verkar stå för ungefär 90 % av universums massa; det har effekter som kan upptäckas på de andra föremålen som finns i kosmos, och ändå kan det inte observeras direkt eftersom det inte avger ljus (åtminstone på det sätt som det hittills har sökts efter). En av metoderna för att studera det är rotationskurvor för galaxerna, system som beskriver trenden för stjärnors hastighet baserat på deras avstånd från galaxens centrum. Variationerna som observeras är kopplade till gravitationsinteraktionerna på grund av närvaron av stjärnor och till materiens mörka komponent. Följaktligen, rotationskurvorna är ett bra sätt att få information om den mörka materian utifrån dess effekter på vad det är möjligt att observera. Särskilt, Analysen av rotationskurvorna kan utföras individuellt eller på grupper av galaxer som delar liknande egenskaper enligt URC-metoden (Universal Rotation Curve).

Det nya med forskningen ligger i att ha tillämpat URC-metoden för första gången, som redan används för andra typer av galaxer, till ett stort urval av galaxer med låg yta-ljusstyrka, få liknande resultat. "Vi har jämfört rotationskurvor för olika LSB-galaxer och fann att det inte finns någon diskontinuitet utan gradvisa och ordnade variationer från små till stora. Något liknande observerades också för spiralgalaxer, " förklarar Salucci, den andra författaren till studien:"Denna metod användes för första gången 1996, och hittills har det visat sig att alla skivor, spiral, dvärg och nu även LSB-galaxerna kan representeras av ett universellt förhållande. Detta innebär att vi kan uttrycka en ordnad trend genom en formel som, ta hänsyn till väldigt få parametrar, beskriver hur mörk materia och lysande materia är fördelade."

Nya möjliga scenarier

Som det ofta händer i vetenskaplig forskning, studien har avslöjat ytterligare överraskande och oväntade resultat. "Vi har upptäckt skalförhållandet mellan stjärnskivans egenskaper och den mörka materiens halo, till exempel ett förhållande mellan dimensionerna av stjärnskivorna och dimensionerna för det inre området med en konstant täthet av den mörka materiens halo, " förklarar Chiara Di Paolo. "Dessutom, genom att jämföra sambanden som finns i LSB med de som erhålls i olika typer av galaxer, vi har funnit att de alla nästan är tillfälliga. Och det har varit en stor överraskning att verifiera att galaxer med en mycket annorlunda morfologi och historia visar samma samband mellan egenskaperna hos mörk materia och egenskaperna hos lysande materia." tillsammans med några specifika egenskaper hos LSB-galaxer, öppnar upp för en ny serie scenarier inklusive förekomsten av en annan typ av direkt interaktion, förutom den gravitationella, mellan de två typerna av materia som bildar galaxer. En fascinerande idé som ska verifieras av nya observationer.