Nube ist eine fast unsichtbare Zwerggalaxie, die von einem internationalen Forschungsteam unter der Leitung des Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) in Zusammenarbeit mit der Universität La Laguna (ULL) und anderen Institutionen entdeckt wurde.
Der Name wurde von der fünfjährigen Tochter eines Forschers der Gruppe vorgeschlagen und ist auf das diffuse Erscheinungsbild des Objekts zurückzuführen. Seine Oberflächenhelligkeit ist so schwach, dass es bei den verschiedenen vorherigen Durchmusterungen dieses Teils des Himmels aufgrund der diffusen Erscheinung des Objekts, als wäre es eine Art Geist, unbemerkt geblieben wäre. Das liegt daran, dass seine Sterne so weit verteilt sind, dass „Nube“ (spanisch für „Wolke“) fast nicht zu erkennen war.
Diese neu entdeckte Galaxie weist eine Reihe spezifischer Eigenschaften auf, die sie von bisher bekannten Objekten unterscheiden. Das Forschungsteam schätzt, dass Nube eine Zwerggalaxie ist, die zehnmal schwächer ist als andere ihrer Art, aber auch zehnmal ausgedehnter als andere Objekte mit einer vergleichbaren Anzahl von Sternen.
Um jedem, der sich mit Astronomie auskennt, zu zeigen, was das bedeutet: Diese Galaxie ist ein Drittel der Größe der Milchstraße, hat aber eine ähnliche Masse wie die Kleine Magellansche Wolke.
„Mit unserem derzeitigen Wissensstand verstehen wir nicht, wie eine Galaxie mit solch extremen Eigenschaften existieren kann“, erklärt Mireia Montes, die Erstautorin des Artikels und Forscherin am IAC und am ULL.
Seit einigen Jahren analysiert Ignacio Trujillo, der zweite Autor des Artikels, im Rahmen des Projekts einen bestimmten Himmelsstreifen auf der Grundlage der Bilder des Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Legado del IAC Stripe 82. Bei einer der Datenrevisionen bemerkten sie einen schwachen Fleck, der interessant genug aussah, um ein Forschungsprojekt ins Leben zu rufen.
Der nächste Schritt bestand darin, ultratiefe Mehrfarbenbilder vom Gran Telescopio Canarias (GTC) zu verwenden, um zu bestätigen, dass es sich bei diesem Fleck in der Untersuchung nicht um einen Fehler, sondern um ein extrem diffuses Objekt handelte. Aufgrund seiner Helligkeit ist es schwierig, die genaue Entfernung des Nube zu bestimmen.
Anhand einer Beobachtung mit dem Green Bank Telescope (GBT) in den Vereinigten Staaten schätzten die Autoren die Entfernung von Nube auf 300 Millionen Lichtjahre, obwohl bevorstehende Beobachtungen mit dem Radioteleskop Very Large Array (VLA) und dem optischen William Herschel Telescope ( WHT) am Observatorium Roque de los Muchachos, La Palma, soll ihnen helfen zu zeigen, ob diese Entfernung korrekt ist.
„Wenn sich herausstellt, dass die Galaxie näher ist, wird sie immer noch ein sehr seltsames Objekt sein und die Astrophysik vor große Herausforderungen stellen“, kommentiert Ignacio Trujillo.
Eine weitere Herausforderung für das derzeitige Modell der Dunklen Materie?
Die allgemeine Regel besagt, dass Galaxien in ihren inneren Regionen eine viel größere Dichte an Sternen aufweisen und dass diese Dichte mit zunehmender Entfernung vom Zentrum schnell abnimmt. Montes sagt jedoch, dass in Nube „die Dichte der Sterne im gesamten Objekt sehr wenig variiert, weshalb es so schwach ist und wir es nicht gut beobachten konnten, bis wir die ultratiefen Bilder vom GTC hatten.“ „
Nube gibt den Astronomen Rätsel auf. Auf den ersten Blick, erklärt das Team, gebe es keine Wechselwirkung oder andere Hinweise auf seine seltsamen Eigenschaften. Kosmologische Simulationen können ihre „extremen“ Eigenschaften nicht reproduzieren, selbst nicht auf der Grundlage unterschiedlicher Szenarien. „Wir haben keine brauchbare Erklärung innerhalb des derzeit akzeptierten kosmologischen Modells, dem der kalten dunklen Materie“, erklärt Montes.
Das Modell der kalten Dunklen Materie kann die großräumigen Strukturen im Universum nachbilden, es gibt jedoch kleinräumige Szenarien wie den Fall von Nube, für die es keine gute Antwort geben kann. Wir haben gezeigt, dass die verschiedenen theoretischen Modelle dies nicht bewirken können, was es zu einem der extremsten Fälle macht, die bisher bekannt sind.
„Es ist möglich, dass wir mit dieser Galaxie und ähnlichen Galaxien, die wir finden könnten, zusätzliche Hinweise finden, die ein neues Fenster zum Verständnis des Universums öffnen werden“, kommentiert Montes.
„Eine attraktive Möglichkeit besteht darin, dass die ungewöhnlichen Eigenschaften von Nube uns zeigen, dass die Teilchen, aus denen die Dunkle Materie besteht, eine extrem kleine Masse haben“, sagt Ignacio Trujillo. Wenn dem so wäre, würden die ungewöhnlichen Eigenschaften dieser Galaxie die Eigenschaften der Quantenphysik demonstrieren, allerdings auf galaktischer Ebene. „Wenn sich diese Hypothese bestätigt, wäre es eine der schönsten Demonstrationen der Natur, die die Welt des Kleinsten mit der des Größten vereinen würde“, schließt er.
Die Forschung ist veröffentlicht im Tagebuch Astronomie und Astrophysik.
Mehr Informationen:
Mireia Montes et al, Eine fast dunkle Galaxie mit der Masse der Kleinen Magellanschen Wolke, Astronomie und Astrophysik (2023). DOI: 10.1051/0004-6361/202347667