A sinistra:Rmax —Vmax distribuzioni dedotte dagli accoppiamenti Read (colorati), insieme a quelli delle simulazioni TNG50-1-Dark (cerchi grigi). Le linee nere continue mostrano la relazione mediana (Diemer &Joyce 2019), oltre a 0,3 e 0,6 dex più grande Rmax ("concentrazione inferiore") rispetto alla mediana. Le linee nere tratteggiate indicano il registro delle masse dell'alone10 (M200 /M0 =10, 10.5 e 11. Gli aloni IllustrisTNG all'interno del riquadro rosso sono selezionati per ulteriori studi nel pannello di destra. A destra:la velocità circolare dell'alone a raggi 8 kpc (pannello in alto) e 2 kpc (pannello in basso) rispetto alla velocità circolare massima per gli UDG osservati (simboli colorati secondo la legenda nel pannello a sinistra), rispetto al TNG50 selezionato -1-Aloni scuri (cerchi grigi). Credito:The Astrophysical Journal (2022). DOI:10.3847/1538-4357/ac8875
Uno studio guidato dai fisici dell'UC Riverside e dell'UC Irvine ha scoperto che gli aloni di materia oscura delle galassie ultra-diffuse sono molto strani, sollevando interrogativi sulla comprensione da parte dei fisici della formazione delle galassie e della struttura dell'universo.
Le galassie ultra diffuse sono così chiamate a causa della loro luminosità estremamente bassa. La distribuzione dei barioni - gas e stelle - è molto più distribuita nelle galassie ultra diffuse rispetto alle galassie "normali" con masse simili.
Nelle seguenti domande e risposte, Hai-Bo Yu, professore associato di fisica e astronomia all'UCR, condivide i suoi pensieri sui risultati che lui e Manoj Kaplinghat dell'UCI, suo collaboratore di lunga data, hanno pubblicato suThe Astrophysical Journal sulle galassie ultra diffuse di recente scoperta e sui loro aloni di materia oscura.
Yu e Kaplinghat sono stati raggiunti nella ricerca da Demao Kong della Tufts University, Filippo Fraternali e Pavel E. Mancera Piña dell'Università di Groningen nei Paesi Bassi. Il primo autore Kong si unirà a UCR questo autunno.
D. Che cos'è un alone di materia oscura?
Un alone di materia oscura è l'alone di materia invisibile che permea e circonda una galassia o un ammasso di galassie. Sebbene la materia oscura non sia mai stata rilevata nei laboratori, i fisici sono fiduciosi che la materia oscura, che costituisce l'85% della materia dell'universo, esista.
D. Hai scoperto che gli aloni di materia oscura delle galassie ultra-diffuse sono molto strani. Cosa c'è di strano in loro e con cosa li stai confrontando?
Le galassie ultra diffuse che abbiamo studiato sono molto meno massicce rispetto, diciamo, alla Via Lattea. Contengono molto gas, tuttavia, e hanno una massa di gas molto più alta della massa stellare totale, che è opposta a quella che vediamo nella Via Lattea. Anche le galassie ultra diffuse hanno grandi dimensioni.
La distribuzione della materia oscura in queste galassie può essere dedotta dal movimento delle particelle di gas. Ciò che davvero ci sorprende è che la presenza della stessa materia barionica, prevalentemente sotto forma di gas, è quasi sufficiente a spiegare la velocità misurata delle particelle di gas e lascia poco spazio alla materia oscura nelle regioni interne, dove la maggior parte delle stelle e del gas si trovano.
Questo è molto sorprendente perché nel caso delle galassie normali, le cui masse sono simili a quelle delle galassie ultra diffuse, è il contrario:la materia oscura domina sulla materia barionica. Per soddisfare questo risultato, concludiamo che questi aloni di materia oscura devono avere "concentrazioni" molto più basse. Cioè, contengono molta meno massa nelle loro regioni interne, rispetto a quelle delle normali galassie. In questo senso, gli aloni di materia oscura delle galassie ultra-diffuse sono "strani".
A prima vista, ci si aspetterebbe che aloni così a bassa concentrazione siano così rari che le galassie ultra diffuse non esisterebbero nemmeno. Dopo aver esaminato i dati delle simulazioni numeriche all'avanguardia della formazione della struttura cosmica, tuttavia, abbiamo scoperto che la popolazione di aloni a bassa concentrazione è superiore alle aspettative.
D. Che cosa ha comportato lo studio?
Questo è un lavoro collaborativo. Filippo Fraternali e il suo allievo Pavel E. Mancera Piña sono esperti di dinamica dei gas delle galassie. Hanno scoperto che le galassie ultra diffuse ruotano più lentamente delle normali galassie con masse simili. Abbiamo lavorato insieme per interpretare i dati di misurazione del movimento del gas di queste galassie e dedurre la loro distribuzione della materia oscura. Inoltre, abbiamo analizzato i dati provenienti da simulazioni di formazione della struttura cosmica e identificato aloni di materia oscura che hanno proprietà simili a quelle dedotte dalle galassie ultra diffuse.
D. Le tue scoperte sollevano domande sulla nostra comprensione della formazione delle galassie/della formazione della struttura dell'universo. Come?
Abbiamo molte domande sulla formazione e l'evoluzione di queste galassie appena scoperte. Ad esempio, le galassie ultra diffuse contengono molto gas e non sappiamo come questo gas venga trattenuto durante la formazione delle galassie. Inoltre, i nostri risultati indicano che queste galassie potrebbero essere più giovani delle galassie normali. La formazione delle galassie ultra-diffuse non è ben compresa ed è necessario altro lavoro.
D. Cosa rende le galassie ultra diffuse così interessanti?
Questi sono oggetti sorprendenti da studiare a causa delle loro proprietà sorprendenti, come discusso nel nostro lavoro. Le galassie ultra diffuse recentemente scoperte forniscono una nuova finestra per testare ulteriormente la nostra comprensione della formazione delle galassie, probabilmente anche della natura della materia oscura. + Esplora ulteriormente
