Sphäroidale Zwerggalaxien sind diese kleinen Galaxien, die um Riesen wie die Milchstraße kreisen. Obwohl sie sehr unterschiedliche Gesichter zeigen, enthüllt eine aktuelle Studie, dass sie dasselbe kosmische Schicksal teilen. Wie von einem unsichtbaren Magneten geleitet, scheinen sie alle auf eine stabile und vorhersagbare Form zuzusteuern.
Dies löst ein altes Rätsel. Modelle der dunklen Materie sagen voraus, dass ihre Dichte im Zentrum dieser Galaxien stark ansteigen und einen Gipfel bilden sollte. Beobachtungen zeigen jedoch oft eine flachere Verteilung, wie einen Kern. Dieser Unterschied zwischen Vorhersage und Beobachtung beschäftigt Astronomen seit Jahren.
Hubble-Teleskopaufnahme der kompakten Zwerggalaxie Markarian 178. Sie befindet sich 13 Millionen Lichtjahre entfernt im Sternbild Großer Bär.
Bildnachweis: ESA/Hubble & NASA, F. Annibali, S. Hong Jorge Peñarrubia und Ethan Nadler von der Universität Edinburgh und der University of California in San Diego schlagen eine Erklärung vor. Ihrer Ansicht nach entwickeln sich diese Galaxien immer in denselben Gleichgewichtszustand. Unabhängig von ihren Ausgangsbedingungen nehmen sie schließlich eine ähnliche Konfiguration an.
Wie erreicht eine Galaxie diesen Zustand? Die Sterne im Inneren werden ständig von kleinen Kraftfluktuationen durchgeschüttelt, wie in einem Flipperautomaten. Diese Erschütterungen stammen von Subhalos der dunklen Materie, unsichtbaren Klumpen, die den Sternen Energie zuführen und ihre Umlaufbahnen aufweiten.
Dieser Prozess wird beschleunigt, wenn die kleine Galaxie in die Nähe einer großen wie der Milchstraße kommt. Gezeitenkräfte ziehen an ihren äußeren Schichten, wodurch ihre stellare Hülle noch weiter vergrößert wird. Selbst isoliert erreicht eine Zwerggalaxie schließlich eine vorhersagbare Form.
Die Forscher testeten ihr Modell mit Computersimulationen. Sie verfolgten Milliarden von Partikeln von Sternen und Subhalos der dunklen Materie über Milliarden von Jahren. Ergebnis: Eine Zwerggalaxie muss mehr als 99 % ihrer dunklen Materie verlieren, bevor sie nennenswert Sterne verliert, was sie zu einem sehr robusten System macht. Die realen Daten der Galaxien um die Milchstraße herum stimmen mit diesen Vorhersagen überein.
Diese Entdeckung verändert unsere Sichtweise. Die Vielfalt der sphäroidalen Zwerggalaxien ist nicht auf unterschiedliche Ursprünge zurückzuführen, sondern auf einen Blick zu unterschiedlichen Zeitpunkten ihrer Entwicklung zu einem gemeinsamen Gleichgewichtspunkt.
Die dunkle Materie
Dunkle Materie ist eine unsichtbare Substanz, die etwa 85 % der Materie des Universums ausmacht.
Man kann sie nicht direkt sehen, da sie weder Licht aussendet noch absorbiert. Ihre Existenz wird aus ihren gravitativen Wirkungen auf Sterne und Galaxien abgeleitet. Zum Beispiel rotieren Galaxien so schnell, dass sie sich ohne die Anwesenheit dieser unsichtbaren Masse auflösen müssten.
Dunkle Materie bildet Halos um Galaxien, und in sphäroidalen Zwerggalaxien dominiert sie die Masse vollständig. Ihre Natur zu verstehen, ist eine der großen Herausforderungen der modernen Kosmologie.
Quelle: arXiv - Originalartikel