Manchmal ist es schwierig, den Kopf herumzureißen. Obwohl es sich stationär anfühlt, bewegt sich der Planet Erde tatsächlich mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 29,78 km / s (107.200 km / h). Und doch hat unser Planet nichts auf der Sonne selbst, die sich mit einer Geschwindigkeit von 220 km / s (792.000 km / h) um das Zentrum unserer Galaxie bewegt.
Aber wie so oft in unserem Universum werden die Dinge nur umso schwankender, je weiter Sie schauen. Laut einer neuen Studie eines internationalen Teams von Astronomen drehen sich die massereichsten „Superspiral“ -Galaxien im Universum doppelt so schnell wie die Milchstraße. Die Ursache, so argumentieren sie, sind die massiven Wolken (oder Lichthöfe) der Dunklen Materie, die diese Galaxien umgeben.
Die Studie, die kürzlich in der Astrophysical Journal Letterswurde von Astronomen des Space Telescope Science Institute (STSI), der Universität von Kapstadt, des College of New Jersey, der Swinburne University of Technology, der University of Western Cape und des California Institute of Technology durchgeführt.
Superspiralgalaxien sind für Astronomen ein relativ neues Phänomen, das nur aufgrund von Daten entdeckt wurde, die vom Sloan Digital Sky Survey (SDSS) und der NASA / IPAC Extragalactic Database (NED) erhalten wurden. Bisher sind nur etwa 100 bekannt, aber was wir bei diesen wenigen beobachtet haben, zeigt, dass diese Objekte nichts weniger als außergewöhnlich sind.
Sie sind nicht nur viel größer als die Milchstraße, sondern auch heller und enthalten weit mehr Sterne. Die größte misst etwa 450.000 Lichtjahre im Durchmesser (im Vergleich zur Milchstraße, die schätzungsweise 100.000 Lichtjahre umfasst) und ist etwa 20-mal so massereich. Und basierend auf der Studie, die von den Forschern des STSI geleitet wurde, scheinen sie sich auch viel schneller zu drehen.
Für ihre Studie stützte sich das Team auf neue Daten, die mit dem Southern African Large Telescope (SALT) gesammelt wurden, um die Rotationskurven für 23 bekannte massive Spiralgalaxien zu messen. Zusätzliche Daten wurden vom 5-Meter-Hale-Teleskop am Palomar-Observatorium bereitgestellt, während die WISE-Mission (Wide Field Infrared Survey Explorer) der NASA wichtige Daten zu den Massen und Sternentstehungsraten der Galaxien lieferte.
Wie Tom Jarrett von der Universität von Kapstadt, Südafrika, über die Studie sagte:
„Diese Arbeit veranschaulicht auf wunderbare Weise die starke Synergie zwischen optischen und infraroten Beobachtungen von Galaxien, die Sternbewegungen mit SDSS- und SALT-Spektroskopie und andere stellare Eigenschaften - insbesondere die Sternmasse oder das Rückgrat der Wirtsgalaxien - durch die WISE-Bildgebung im mittleren Infrarotbereich aufzeigt . ”
Sie fanden heraus, dass sich diese Galaxien viel schneller drehen als die Milchstraße, wobei sich die größte mit einer Geschwindigkeit von bis zu 570 km / s (350 mps) dreht - fast dreimal so schnell. Darüber hinaus stellte das Team fest, dass die Rotationsgeschwindigkeit der Superspiralen die Masse ihrer Sterne, ihres Gases und ihres Staubes bei weitem überstieg. Dies steht im Einklang mit dem, was Wissenschaftler seit Jahrzehnten beobachten, was darauf hindeuten würde, dass dunkle Materie verantwortlich ist.
„Superspiralen sind in vielerlei Hinsicht extrem. Sie brechen die Rekorde für Rotationsgeschwindigkeiten “, sagte Patrick Ogle, ein Forscher des STSI und Hauptautor der Studie. "Es scheint, dass der Spin einer Galaxie durch die Masse ihres Halos aus dunkler Materie bestimmt wird ... Dies ist das erste Mal, dass wir Spiralgalaxien finden, die so groß sind, wie sie jemals werden können."
Im Wesentlichen kamen Ogle und seine Kollegen zu dem Schluss, dass Superspiralen von überdurchschnittlich großen Halos aus dunkler Materie umgeben sind. Tatsächlich stellten Ogle und sein Team fest, dass der massereichste Lichthof etwa 40 Billionen Sonnenmassen entspricht. Astronomen erwarten normalerweise, dass sie so viel dunkle Materie um eine Gruppe von Galaxien herum finden, anstatt nur eine einzige.
Diese Studie ist ein weiterer Beweis gegen alternative Gravitationstheorien, die versuchen, das Vorhandensein dunkler Materie auszuschließen. Ein beliebtes Beispiel ist die Modified Newtonian Dynamics (MOND), die vorschlägt, dass die Schwerkraft bei den massereichsten Strukturen im Kosmos (Galaxien und Galaxienhaufen) etwas stärker ist als von Newton oder Einstein vorhergesagt.
MOND kann jedoch die beobachteten Rotationsgeschwindigkeiten von Superspiralen nicht berücksichtigen, was darauf hindeutet, dass keine nicht-Newtonsche Dynamik erforderlich ist. Eine weitere Erkenntnis aus diesen Beobachtungen war, dass Superspiralen angesichts der massiven Halos der dunklen Materie, die sie umgeben, weit weniger Sterne enthalten als erwartet. Dies deutet darauf hin, dass eine Fülle dunkler Materie tatsächlich die Sternentstehung in Galaxien hemmen kann.
Das Forschungsteam schlägt zwei Möglichkeiten vor, warum dies so ist. Einerseits kann es sein, dass jedes zusätzliche Gas, das in die Galaxie gezogen wird, durch die schnelle Rotation bis zu dem Punkt erwärmt wird, an dem eine Abkühlung und Verklumpung (und damit ein Gravitationskollaps) weniger wahrscheinlich ist. Andererseits ist es möglich, dass der schnelle Spin der Galaxie die Gaswolken stört, was es für sie schwieriger macht, sich zu vereinigen und zusammenzubrechen.
Trotzdem können die beobachteten Superspiralen immer noch eine Sternentstehung erfahren - mit einer Rate von etwa 30 Sonnenmassen pro Jahr (oder dem 30-fachen der Milchstraße). Mit Blick auf die Zukunft hoffen Ogle und sein Team, weitere Beobachtungen durchführen zu können, in der Hoffnung, mehr über die Bewegung von Gas und Sternen innerhalb der Scheiben von Superspiralen zu erfahren.
Diese und andere Fragen im Zusammenhang mit Superspiralen werden wahrscheinlich von Instrumenten der nächsten Generation wie dem James Webb-Weltraumteleskop (JWST) und dem Weitfeld-Infrarot-Weltraumteleskop (WFIRST) beantwortet. Nach dem Einsatz können diese Teleskope mehr Superspiralen in noch größeren Entfernungen untersuchen, was sich entsprechend in einer früheren Phase befindet
