Nybrud i usædvanlig galakse kan bane vejen for at forstå mørkt stof

På billedet ovenfor kan man ane en svagtlysende række af stjerner, som ligger i en slags hale. Disse slags kuglehobestrømme, som halen hedder, er en sammenhængende struktur, som bærer spor af alt, den har oplevet, og som kan hjælpe os med at forstå universet.

Kuglehobestrømmene giver astronomerne en enestående mulighed for at kortlægge det usynlige mørke stof og forstå, hvordan det opfører sig. De har længe været udfordrende at studere, fordi de lyser meget svagt. Men i de seneste år har nye store datasæt og avancerede analysemetoder gjort kuglehobestrømme til et af de mest lovende redskaber i galakseforskning.

Nu har ph.d.-studerende Julie Kiel Holm fra Niels Bohr Institutet og lektor Sarah Pearson fra DTU Space sammen med et hold af internationale forskere gjort et fund, som aldrig er set før. Resultaterne er netop blevet bragt i Nature – et af verdens mest prestigefyldte videnskabelige tidsskrifter.

”Vi har opdaget en kuglehobestrøm i en fremmed galakse. Det er første gang, vi ser sådan en uden for vores egen galakse, Mælkevejen, så det gør opdagelsen virkelig spændende,” fortæller Julie Kiel Holm.

Kuglehobestrømme er vanskelige at få øje på uden for vores egen galakse, fordi signalet fra dem er ekstremt svagt. Denne kuglehobestrøm er set i en ultra-diffus galakse, som også er kendetegnet ved at lyse meget svagt.

Og det er kombinationen af disse to ting, som gør opdagelsen helt særlig.

”Det åbner for helt nye muligheder. Både at vi kan lede efter de her kuglehobestrømme i andre galakser, men også at vi på sigt kan måle, hvor meget mørkt stof der er i flere af de ultra-diffuse galakser,” fortæller andenforfatter Sarah Pearson, som var med til at gøre opdagelsen under sin ansættelse på Niels Bohr Institutet.

Et nyt værktøj til at kortlægge mørkt stof

Opdagelsen er ikke kun selve fundet, men også at forskerne for første gang viser, at kuglehobestrømme kan bruges som et værktøj til at måle mørkt stof i galakser uden for Mælkevejen. Det er interessant, fordi mørkt stof udgør størstedelen af universets masse – men samtidigt ved vi ikke, hvad det er.

“Vi viser, at man kan bruge et velkendt værktøj fra vores egen galakse til at forstå andre galakser, hvor det ellers har været svært at måle fordelingen af mørkt stof,” fortæller Julie Kiel Holm.

Forskerne har undersøgt den ultra-diffuse galakse UGC9050-Dw1, og de præsenterer et bud på, hvordan massen fordeler sig, og hvor meget masse, der er i den galakse. Deres analyser tyder på, at galaksen indeholder store mængder mørkt stof, hvilket er forventeligt for ultra-diffuse galakser.

”Vores resultater stemmer overens med tidligere undersøgelser, og hvad de har vist om mørkt stof i den her ultra-diffuse galakse. Vi måler det med et nyt værktøj og viser dermed, at den metode også fungerer udenfor vores egen galakse,” fortæller Julie Kiel Holm.

Et enkelt fund kan blive afgørende for at forstå universet

Selvom studiet fokuserer på én galakse, er det store perspektiv, at forskerne på sigt kan komme tættere på at forstå, hvad mørkt stof er. For ved at kuglehobestrømme bliver et anvendeligt værktøj uden for Mælkevejen, bliver det i princippet muligt at kortlægge mørkt stof på tværs af mange forskellige galaksetyper.

”Den viden om mørkt stof, vi før har kunnet få fra kuglehobestrømme, har været begrænset til én galakse - nemlig vores egen. At kunne se kuglehobestrømme i helt andre slags galakser åbner døren for, at vi kan bruge dem til at få en bredere forståelse for, hvordan mørkt stof opfører sig,” afslutter Julie Kiel Holm.

Med nye og kommende teleskoper som Euclid Space Telescope og Nancy Grace Roman Space Telescope forventer forskerne, at antallet af observerbare kuglehobestrømme vil stige markant.

***

Fakta: Hvad er en kuglehobestrøm?

En kuglehobestrøm er en lang, tynd strøm af stjerner, som stammer fra en kuglehob – en tæt kugle af stjerner.

Strømmen er opstået, da dens værtsgalakses tyngdekraft langsomt trækker stjerner løs fra kuglehoben.

Fordi de formes af tyngdekraften, kan forskere bruge dem til at undersøge, hvordan massen i en galakse er fordelt.

Det er interessant, fordi det kan give viden om mørkt stof, som udgør 80-85 procent af alt stof i universet, men som der stadig er usikkerhed om, hvad er.

***

Fakta: Om studiet

Artiklen beskriver den første opdagelse af en kuglehobestrøm uden for vores egen galakse, Mælkevejen.

Derudover demonstrerer forskerne, hvordan man kan bruge disse strømme til at kortlægge fordelingen af mørkt stof.

Studiet er udgivet i det videnskabelige tidsskrift Nature.

Følgende forfattere har bidraget til studiet: Julie Kiel Holm, Sarah Pearson, Jacob Nibauer, David J. Sand, Adrian M. Price-Whelan, Tjitske Starkenburg, David Hendel og Catherine Fielder.

Studiet er finansieret af Villum Fonden og European Research Council.