Mörk materia utgör cirka 85 % av all materia i universum. Även om vanlig materia absorberar, reflekterar och avger ljus, kan mörk materia inte ses direkt, vilket gör det svårt att upptäcka den. Dess existens härleds från dess gravitationseffekter på synlig materia, det material som bildar stjärnor, planeter och andra objekt i kosmos.
Galaxer består av dessa två typer av material. Den mörka materien är fördelad i glorier, som är enorma strukturer som omger galaxer, medan den vanliga materien huvudsakligen finns i de centrala regionerna där de flesta stjärnorna finns.
Traditionellt har observationsstudier av galaktisk evolution fokuserat på vanlig materias roll, även om det är en ganska liten del av massan av en galax. I decennier har det funnits teoretiska förutsägelser om effekten som mörk materia borde ha på galaxernas utveckling. Men trots många ansträngningar finns det ingen tydlig konsensus om detta.
Nu har forskning ledd av ett team vid IAC lyckats bekräfta, för första gången med hjälp av observationer, effekten av mörk materia på galaxens evolution. Verket publiceras i tidskriften Nature Astronomy .
"Mörk materia har en uppenbar effekt på galaxer eftersom vi kan mäta den, men effekten på utvecklingen av galaxer som vi har hittat är något som hade föreslagits, även om vi inte hade en teknik för att studera det observationsmässigt", förklarar Laura Scholz Díaz, en fördoktorand forskare vid IAC och första författare till artikeln.
För att studera effekten av mörk materia har teamet koncentrerat sig på skillnaden mellan stjärnornas massa i en galax och den massa som kan utläsas från dess rotation, kallad den totala dynamiska massan.
Forskningen visade att åldrarna, metallinnehållet, morfologin, rörelsemängden och bildningshastigheten för stjärnorna inte bara beror på dessa stjärnors massa, utan också på den totala massan, och det betyder att man inkluderar den mörka materiens komponent. som passar uppskattningarna av halomassan.
"Vi har sett att i galaxer med lika stora massor av stjärnor, beter sig deras stjärnpopulationer olika beroende på om glorian har mer eller mindre mörk materia, med andra ord, utvecklingen av en galax, från dess bildande tills nutiden är modifierad. av halo som den finns i Om den har en mer eller mindre massiv gloria kommer galaxens utveckling över tiden att vara annorlunda, och detta kommer att återspeglas i egenskaperna hos stjärnorna som den innehåller, tillägger Ignacio Martín. Navarro, en IAC-forskare som är medförfattare till artikeln
I framtiden planerar teamet att göra mätningar av stjärnpopulationer på olika avstånd från galaxens centrum, och att visa om detta beroende av den mörka materiens halo för stjärnornas egenskaper bibehålls vid alla radier. Ett efterföljande steg i forskningen kommer att möjliggöra studiet av förhållandet mellan mörk materia-halos och universums storskaliga struktur.
"Dessa mörka materia-glorier skapas inte ensamma utan är förbundna med filament som utgör en del av den storskaliga strukturen, som kallas det kosmiska nätet", säger Scholz. "Halons massa tycks modifiera egenskaperna hos dess galax, men det kan vara resultatet av den position som varje halo intar i det kosmiska nätet. Under de kommande åren vill vi se effekten av denna storskaliga struktur i sammanhang vi studerar, förklarar hon.
Denna studie är baserad på 260 galaxer i CALIFA (Calar Alto Legacy Integral Field Area), ett internationellt projekt där IAC deltar aktivt under koordinering av Jesús Falcón Barroso, en annan medförfattare till artikeln.
"Denna undersökning ger spektral information och ger oöverträffad rumslig täckning av galaxer", säger han. "Dessa galaxer observerades i en högupplöst konfiguration för att erhålla detaljerade mätningar av deras kinematiska egenskaper, vilket gjorde det möjligt för oss att studera stjärnornas rörelser mycket exakt, och därmed härleda galaxernas totala massor."
Mer information: Laura Scholz-Díaz et al, Baryoniska egenskaper hos närliggande galaxer över stjärn-till-total dynamisk massförhållande, Naturastronomi (2024). DOI:10.1038/s41550-024-02209-8
Tillhandahålls av Instituto de Astrofísica de Canarias
