Dunkle Materie scheint sich schon sehr lange an Galaxien festzuhalten. Die meisten Galaxien, die vor 10 Milliarden Jahren existierten, hatten ungefähr so viel dunkle Materie wie heute Galaxien, was früheren Studien widersprach, die darauf hinwiesen, dass im frühen Universum weniger dunkle Materie um Galaxien herum lauerte.
"Dunkle Materie war in sternbildenden Galaxien in der fernen Vergangenheit ähnlich häufig wie heute,"sagte Alfred Tiley, Astronom an der Durham University in England und Hauptautor der neuen Studie. Die Forschung wurde kürzlich in der Zeitschrift Monthly Notices der Royal Astronomical Society eingereicht und am 16. November in der Preprint-Zeitschrift arXiv veröffentlicht." Es war keine völlige Überraschung, aber in Wirklichkeit wussten wir nicht, ob die Beobachtungsrealität mit den Erwartungen der Theorie übereinstimmen würde. "
Dunkle Materie macht ungefähr 85 Prozent der Gesamtmasse in unserem bekannten Universum aus, aber die mysteriöse Substanz interagiert nicht mit Licht und lässt Wissenschaftler über ihre genaue Natur im Dunkeln. Anstatt es zu betrachten, müssen sich Astronomen auf die Anziehungskraft der Dunklen Materie auf die normale Materie verlassen, die als baryonische Materie bezeichnet wird und aus den Sternen, Nebeln und Planeten, die wir am Nachthimmel sehen, sowie allen Bäumen, Felsen und Menschen besteht auf der Erde.
Dunkle Materie neigt dazu, sich um Galaxien zu Lichthöfen zu verklumpen. Astronomen entdeckten dies, indem sie maßen, wie schnell sich Galaxien drehen. Nach dem Newtonschen Gravitationsgesetz sollten sich Sterne am Rande einer Galaxie viel langsamer drehen als die im Zentrum. In den 1960er Jahren fanden Astronomen am Rande der Milchstraße schnelle Vorstadtsterne, die darauf hindeuteten, dass sich zusätzliche Materie hinter den galaktischen Umlaufbahnen dieser Sterne versteckte.
In Studien wurden seitdem Tausende von Rotationsraten im gesamten Universum gemessen, was das Vorhandensein dieser Halos aus dunkler Materie bestätigt.
In der neuen Studie verwendeten die Forscher Daten aus zwei Untersuchungen von 1.500 sternbildenden Galaxien, um die Rotationsraten für Galaxien zu berechnen, die 10 Milliarden Jahre zurückliegen. Es ist schwierig, die galaktische Rotation weit in der kosmischen Vergangenheit genau zu messen, da diese alten Galaxien unglaublich weit entfernt und schwach sind. Daher schätzten die Wissenschaftler einen Durchschnitt, indem sie die Galaxien nach Entfernung verklumpten und dann ihr Licht kombinierten.
"Unsere Schätzung der Menge an dunkler Materie in Galaxien ist ein Durchschnitt für die gesamte Bevölkerung in jeder Epoche", sagte Tiley gegenüber Live Science. "Die Menge an dunkler Materie in einzelnen Galaxien kann erheblich variieren."
Unter Berücksichtigung der Masse und Dichte der Galaxien fanden die Forscher nahezu gleiche Mengen dunkler Materie für Galaxien, die vor langer Zeit in unserer kosmischen Vergangenheit existierten, wie für Galaxien in unserem lokalen Universum.
Aber nicht jeder ist völlig überzeugt. Die Ergebnisse widersprechen früheren Studien, in denen festgestellt wurde, dass Galaxien im frühen Universum weniger dunkle Materie aufweisen als jüngere Galaxien. Diese Studien untersuchten viel massereichere einzelne Galaxien und verwendeten ein anderes Modell, um auf die Menge der dunklen Materie zu schließen.
"verwendet nur einen der vier unabhängigen Ansätze, mit denen wir zu unserem Schluss gekommen waren", sagte Reinhard Genzel, Hauptautor einer der vorherigen Studien und Astronom am Max-Planck-Institut für außerirdische Physik in Garching, gegenüber Live Science.
Tiley stellte fest, dass die Ergebnisse seines Teams stark von dem verwendeten Modell abhingen. Letztendlich entschied er sich für ein Modell, das er und seine Kollegen als repräsentativer für die Galaxien mit geringer Masse erachteten, von denen Wissenschaftler glauben, dass sie in der frühen Epoche vorherrschten.
Computersimulationen legen nahe, dass Galaxien mit sehr hoher Masse, wie sie von Genzel untersucht wurden, im fernen Universum selten sind. "Es scheint, dass die Ergebnisse für sehr massive Galaxien in dieser fernen Epoche gelten, aber möglicherweise nicht repräsentativ für Galaxien mit vergleichsweise niedrigeren Sternmassen sind, wie wir sie in unserer Arbeit untersucht haben", sagte Tiley gegenüber Live Science.
Die neuen Ergebnisse stimmen mit den Erwartungen des vorherrschenden Modells der "Lambda Cold Dark" -Materie überein, das unser Universum beschreibt. Dieses Modell erklärt, wie das Universum strukturiert ist und warum es sich immer schneller ausdehnt.
