Eine Galaxie ohne dunkle Materie

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ThN

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In der Zeitschrift Nature wird über die Entdeckung einer Galaxie ohne bzw., genauer gesagt, mit zu wenig dunkler Materie berichtet.

Link zur Grafik: http://sci.esa.int/science-e-media/img/d2/heic1806a_625.jpg
Copyright NASA, ESA, P. van Dokkum (Yale University)

Siehe: Hubble finds first galaxy in the local Universe without dark matter

Bei der Galaxie handelt es sich um einen neuen Typ, genannt ultradiffus. Man hat dabei die Geschwindigkeit von Kugelsternhaufen im Halo der Galaxie gemessen und daraus auf den geringen Anteil dunkler Materie geschlossen.

Also: Ein Rätsel folgt dem nächsten! ;) Vielleicht mache ich mal einen Sammelthread mit allen merkwürdigen Beobachtungen zur dunklen Materie auf.

Thomas
 

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Übrigens wurde diese Galaxie, NGC 1052-DF2 nicht vom Hubble Teleskop sondern vom Dragonfly Array an der Universität Toronto gefunden. Eine raffinierte Konstruktion aus Teleobjektiven zur Entdeckung von Strukturen mit geringer Flächenhelligkeit:

Link zur Grafik: http://www.dunlap.utoronto.ca/wp-content/uploads/img-collections/dragonfly/half-of-48_48-4.jpg
Link: Dragonfly, University of Toronto

Thomas

P.S. Ach ja - "Dragonfly" deshalb, weil die Anordnung der Objekte dem Facettenauge einer Libelle, auf englisch "dragonfly", ähnelt. Cool! :cool:
 
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Moin,

das Universum ist wie ein Conrad-Katalog - man kann zwanzig davon durchgesehen haben und findet immer noch was neues ...

Immerhin zwingt das dazu, die zwar "bequeme" aber doch bis heute unbestätigte Theore von der dunklen Materie immer wieder zu hinterfragen. Das Postulat, dass Galaxien quasi per se dunkle Materie zu ihrer Existenz brauchen wird sich nicht halten lassen.
Wer weiss, wie viele dieser ultra-diffusen Objekte da draußen noch rumschwirren und wie viel Masse sie beinhalten ...

CS
Jörg
 
Interessanterweise spricht die Beobachtung dieser Galaxie aber auch gerade gegen alternative Erklärungsmodelle wie MOND (= modified Newtonian Dynamics). Nach diesem Ansatz müssten die Kugelsternhaufen sich nämlich schneller bewegen als beobachtet. Der Vorteil der dunklen Materie ist gerade, dass sie da sein kann oder auch nicht. Es lassen sich durchaus Szenarien entwerfen, in denen dunkle Materie durch gravitative Wechselwirkung "weggerissen" wird.

Trotzdem natürlich eine harte Nuss...

Thomas
 
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Zitat von ThN:
Übrigens wurde diese Galaxie, NGC 1052-DF2 nicht vom Hubble Teleskop sondern vom Dragonfly Array an der Universität Toronto gefunden ...
Das nebulöse Objekt im Umfeld von NGC1052 war eigentlich schon länger bekannt, aber noch nicht näher untersucht. Man findet es bereits auf den alten Schmidt-Platten vom POSS1 und POSS2, und es taucht auch in einem Katalog von 2000 als mögliche Zwerggalaxie auf.

Hier ist ein Link zum vollständigen Papier (arXiv-Preprint): Pieter van Dokkum et al. - A galaxy lacking dark matter

NGC1052–DF2 was identified with the Dragonfly Telephoto Array in deep, wide-field imaging observations of the NGC1052 group. The galaxy is not a new discovery; it was cataloged previously in a visual search of digitized photographic plates [7].

[7] Karachentsev, I. D., Karachentseva, V. E., Suchkov, A. A. & Grebel, E. K. Dwarf galaxy candidates found on the SERC EJ sky survey. A&AS 145, 415–423 (2000).


https://archive.stsci.edu/dss/

https://archive.stsci.edu/cgi-bin/dss_search?v=poss2ukstu_blue&r=02+41+47&d=-08+24+12&e=J2000&h=60.0&w=60.0&f=gif&c=none&fov=NONE&v3=

NGC1052-DF2 befindet sich genau im Bildzentrum bei RA = 02h 41m 47s, Dec = -08° 24' 12" (J2000):


 

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Hallo zusammen,

insgesamt finde ich die aktuelle Entwicklung spannend, da sie nach meinem Empfinden das Spektrum der Fragestellungen erweitert und dadurch vielleicht weiter führt als die bisher bekannte Mehrzahl der Objekte.

Es wird nicht weniger spannend, gerade weil die Betrachtung dieses Objekts - es gibt ja noch mehr davon wie ich las - weder auf die eine noch auf die andere Betrachtungsweise "passt" - also darauf hinweist, dass noch wesentliche Parameter entweder nicht richtig gesetzt sind oder fehlen.

CS
Jörg
 
Zitat von ThN:
Interessanterweise spricht die Beobachtung dieser Galaxie aber auch gerade gegen alternative Erklärungsmodelle wie MOND (= modified Newtonian Dynamics). Nach diesem Ansatz müssten die Kugelsternhaufen sich nämlich schneller bewegen als beobachtet. Der Vorteil der dunklen Materie ist gerade, dass sie da sein kann oder auch nicht. Es lassen sich durchaus Szenarien entwerfen, in denen dunkle Materie durch gravitative Wechselwirkung "weggerissen" wird.

Trotzdem natürlich eine harte Nuss...

Thomas

Hallo Thomas,

anbei ein Link zu einem sehr aktuellen Kommentar zu diesem Paper von einem der Experten auf dem Gebiet der Zwerggalaxien,

https://tritonstation.wordpress.com/2018/04/02/the-dwarf-galaxy-ngc1052-df2/

er ist nicht so überzeugt, dass die o.g. Arbeit gegen Modifizierte Graviation spricht, in dem Nature Artikel wurde die Beschleunigung durch die zentrale ellipsche Galaxie vernachlässigt, dadurch reduziert sich die Geschwindigkeitsdispersion, klingt vieleicht etwa paradox.

beste Grüße

Thomas
 
Moin,

muss man mal abwarten, was da noch kommt. Der Beitrag, der hier zitiert wurde scheint mir etwas schwierig zu verstehen, ich bin gespannt, was da an weiteren Beiträgen noch aufkommt.

CS
Jörg
 
Mehr dazu:

Pieter van Dokkum et al., ApJL 856:L30 (7pp), 2018 April 1 An Enigmatic Population of Luminous Globular Clusters in a Galaxy Lacking Dark Matter

Abstract: We recently found an ultra diffuse galaxy (UDG) with a half-light radius of 2.2 kpc and little or no dark matter. The total mass of NGC1052–DF2 was measured from the radial velocities of bright compact objects that are associated with the galaxy. Here, we analyze these objects using a combination of Hubble Space Telescope (HST) imaging and Keck spectroscopy ... From a stacked Keck spectrum we derive an age of >~9 Gyr and a metallicity of [Fe/H]=-1.35±0.12. Their properties are similar to ω Centauri, the brightest and largest globular cluster in the Milky Way, and our results demonstrate that the luminosity function of metal-poor globular clusters is not universal. The fraction of the total stellar mass that is in the globular cluster system is similar to that in other UDGs, and consistent with “failed galaxy” scenarios, where star formation terminated shortly after the clusters were formed. However, the galaxy is a factor of ∼1000 removed from the relation between globular cluster mass and total galaxy mass that has been found for other galaxies, including other UDGs. We infer that a dark matter halo is not a prerequisite for the formation of metal-poor globular cluster-like objects in high-redshift galaxies.

Sky & Telescope Globular Clusters Shine in a Galaxy Lacking Dark Matter

The long-standing picture of galaxies has closely connected old, metal-poor globular clusters to the galaxies’ dark-matter halos. Past studies have found that the ratio between the total globular-cluster mass and the overall mass of a galaxy (i.e., all dark + baryonic matter) holds remarkably constant across galaxies - it’s typically ~3 x 10^-5. This has led researchers to believe that properties of the dark-matter halo may determine globular-cluster formation.

NGC 1052–DF2, with a globular-cluster mass that’s >3% of the mass of the galaxy (~1000 times the expected ratio!), defies this picture. This unusual galaxy therefore demonstrates that the usual relation between globular-cluster mass and total galaxy mass probably isn’t due to a fundamental connection between the dark-matter halo and globular-cluster formation. Instead, van Dokkum and collaborators suggest, globular-cluster formation may ultimately be a baryon-driven process.


So - und was lehrt uns das über die Dunkle Materie? Mal wieder nur, was sie nicht ist und tut, aber nicht, was sie wirklich ist und tut. Es ist verflixt ...
 
> So - und was lehrt uns das über die Dunkle Materie? Mal
> wieder nur, was sie nicht ist und tut, aber nicht,
> was sie wirklich ist und tut. Es ist verflixt ...

Zur Zeit läuft das Axion Dark Matter Experiment mit dem man hypothetische, sog. Axionen im Halo der Milchstraße nachweisen möchte.

Die Empfindlichkeit des Empfängers soll jetzt so hoch sein, dass man glaubt, dieses Experiment innerhalb der nächsten paar Jahre abschließen zu können. Wahrscheinlich wird man wieder nix finden :smiley64: (meine sehr bescheidene Befürchtung) ... aber die Hoffnung stirbt zuletzt :super: .

Thomas
 
Zuletzt von einem Moderator bearbeitet:
Zitat von ThN:
Wahrscheinlich wird man wieder nix finden ... aber die Hoffnung stirbt zuletzt
Man sucht ja schon seit vierzig Jahren vergeblich nach dem Axion, und ADMX ist nur eins von einer ganzen Legion solcher Experimente:

C. Patrignani et al. (Particle Data Group), Chin. Phys. C, 40, 100001 (2016) and 2017 update Searches for Axions (A0) and Other Very Light Bosons

Peter W. Graham et al., Annual Review of Nuclear and Particle Science, 65:485-514 (2015) Experimental Searches for the Axion and Axion-like Particles

Leslie J. Rosenberg, PNAS October 6, 2015. 112 (40) 12278-12281 Dark-matter QCD-axion searches


 
ADMX - Suche nach dunkler Materie

Der Witz bei der neuesten Ausbaustufe des ADM-Experiments ist wohl die wesentlich höhere Empfindlichkeit. In dem Artikel (9.4.2018) Search for Invisible Axion Dark Matter with the Axion Dark Matter Experiment schreiben die Autoren:

Ongoing searches will provide nearly definitive tests of the invisible axion model over a wide range of axion masses.

Hier noch ein deutscher Übersichtsartikel Fahndung nach dem Axion beginnt und ein Video: Listening for Dark Matter with ADMX. Schon interessant, den Fortschritt in der Experimentierkunst zu sehen.

Thomas
 
Hier noch ein aktuelles Video zum Thema (Galaxie ohne dunkle Materie) aus der Reihe PBS Spacetime: No Dark Matter = Proof of Dark Matter? Die eigentliche Entdeckung und der Artikel von Pieter van Dokkum et al. wird ab 6:53 diskutiert.

Thomas
 
Zum Thema "Suche nach dem Axion" habe ich diesen etwas (für mich) ernüchternden Redebeitrag gesehen: Was läuft falsch in der gegenwärtigen Physik? (der Link springt an die Stelle 43:10) Es lohnt sich aber auch den ganzen Vortrag, von Sabine Hossenfelder, anzugucken. Aus der Beschreibung:

Physiker glauben häufig, dass die besten Theorien schön, natürlich und elegant sind. Was schön ist, muss wahr sein. Dr Sabine Hossenfelder zeigt jedoch, dass die Physik sich damit verrannt hat. Der Glaube an Schönheit ist so dogmatisch geworden, dass er nun in Konflikt mit wissenschaftlicher Objektivität gerät. Beobachtungen können nicht mehr länger die kühnsten Theorien wie z.B. Supersymmetrie bestätigen.

Ihre These "Historische Durchbrüche kommen nicht durch Suche nach schönen Lösungen sondern:

Historische Durchbrüche kamen vom Lösen mathematischer Konsistenzprobleme. Beispiele:
- Galileische Invarianz passt nicht mit Maxwells Gleichungen -> spezielle Relativitätstheorie
- Spezielle Relativität verträgt sich nicht mit Newtonscher Gravitation -> allg. Relativitäthstheorie"

Allerdings trägt diese Erkenntnis nicht unbedingt zur Lösung des Dilemmas bei, finde ich. Inkonsistenzen sind zur Genüge bekannt. Es ist aber bisher noch nicht gelungen diese Inkonsistenzen mathematisch zu überbrücken. Und wenn Kriterien wie Schönheit, Einfachheit, Natürlichkeit nicht greifen ist erst recht nicht zu sehen, wie man da rangehen soll.

Thomas
 
Ihre These (Sabine Hossenfelder) "Historische Durchbrüche kommen nicht durch Suche nach schönen Lösungen sondern:

Historische Durchbrüche kamen vom Lösen mathematischer Konsistenzprobleme. Beispiele:
- Galileische Invarianz passt nicht mit Maxwells Gleichungen -> spezielle Relativitätstheorie
- Spezielle Relativität verträgt sich nicht mit Newtonscher Gravitation -> allg. Relativitäthstheorie"

Allerdings trägt diese Erkenntnis nicht unbedingt zur Lösung des Dilemmas bei, finde ich. Inkonsistenzen sind zur Genüge bekannt. Es ist aber bisher noch nicht gelungen diese Inkonsistenzen mathematisch zu überbrücken.

Sehe ich auch so. Zumal die von Hossenfelder aufgezählten Beispiele überhaupt nicht die historischen Fakten abbilden. Da versucht sie, die mathematische Auflösung solcher Widersprüche nachträglich als Triebfeder von physikalischem Fortschritt zu stilisieren. So läuft das aber fast nie, und bei den von ihr aufgeführten Beispielen ist es auch ganz anders vonstatten gegangen.

Der Auslöser der speziellen Relativitätstheorie war ja zweifelsfrei die von Michelson und Morley experimentell beobachtete Konstanz der Lichtgeschwindigkeit, und nicht etwa die mathematische Inkonsistenz der Maxwell-Gleichungen mit der Relativität von Galilei. Wer sowas behauptet, versucht die historische Entwicklung ideologisch umzudeuten.

Die Etablierung der allgemeinen Relativitätstheorie war wesentlich langwieriger, aber auch hier waren bahnbrechende experimentelle Ergebnisse ausschlaggebend und nicht mathematische Inkonsistenzen mit Newton.

Ein weiteres Gegenbeispiel: die Bohrschen Postulate stabiler Elektronenorbits stehen ja völlig in Widerspruch zur mathematischen Logik der klassischen Elektrodynamik und waren eher ein kühner Akt der Verzweiflung, die experimentell wohlbekannten Spektrallinien vom Wasserstoffatom zu deuten.

Fortschritt gelingt nur, wenn Theorie und Experiment eng aufeinander abgestimmt sind und sich gegenseitig befruchten. Das ist leider bei vielen theoretischen Entwicklungen völlig aus dem Ruder gelaufen und das ist die wirkliche Crux mit der heutigen Physik.

Peter
 
@P_E_T_E_R

> Fortschritt gelingt nur, wenn Theorie und Experiment eng aufeinander
> abgestimmt sind und sich gegenseitig befruchten.
> Das ist leider bei vielen theoretischen Entwicklungen völlig aus dem Ruder
> gelaufen und das ist die wirkliche Crux mit der heutigen Physik.

Es gibt da im englischen so ein Sprichwort: "down the rabbit hole". Immer verfeinertere und schwieriger nachzuweisende / zu widerlegende Theorien auf der einen Seite und immer aufwendigere und teurere Experimente auf der anderen Seite. So eine Art Abwärtsspirale" down the rabbit hole".

Zum Thema dunkle Materie: Könnte man nicht "einfach" die Hypothese aufstellen, dass dunkle Materie gar nicht (d.h. 0) mit "normaler" Materie wechselwirkt? :unsure: Dann könnte man sich die ganze Suche nach ominösen Teilchen sparen. Die dunkle Materie würde dann nur mit der Raumzeit "wechselwirken". Das hätte aber wahrscheinlich ziemlich radikale Auswirkungen auf die klassische Physik / Quantenphysik. Aber vllt. ließen sich diese Probleme lösen.

(Ein paar Gedanken wieder gelöscht da zu spät am Abend)

Thomas
 
Moin,

ich denke das ist wie die Suche nach dem Higgs-Boson - man weiß dass man in der Theorie ein Debit offen hat, die Technik verfeinert sich, die Empirik liefert schließlich einen Anhalt, dann einen Beweis - und neue Fragen. Man kann - wie im Thread schon angemerkt, nach "Schönheit" usw. suchen, letztlich liefern die empirischen Nachweise die Anhalte, die quasi den Finger in die Wunde legen, aktuelles Beispiel wäre die Diskussion um die Hubble-Konstante oder der Einstieg in die Gravitationswellen-Astronomie.

Die Suche nach den Axionen ist für mich nur ein Beispiel unter vielen, die aktuell die Grenzen der erreichbaren Erkenntnis aufzeigen, vielleicht weil die Technik noch nicht ausreicht, vielleicht weil die Theorie noch Schwächen hat, ohne nachzusehen ist das nicht zu klären. Wenn die Dunkle Materie oder Dunkle Energie "stirbt" wird man im Untergang dieser Theorie aus den dann gewonnenen Erkenntnissen andere Hinweise und Wege finden, wie man die gravitativen Effekte erklären kann. Letztlich kann nur das Experiment über "hop" oder "top" entscheiden, alles andere wird eine ewige Diskussion und ein Wettstreit immer neuer, verfeinerter Theorien bleiben.

Das ist für mich aber kein Drama sondern wissenschaftlicher Fortschritt - wie wir ihn aktuell auf so vielen Gebieten der Astronomie - um nur unser Interessensgebiet zu betrachten - praktisch täglich erleben.

CS
Jörg
 
In der Zeitschrift Nature wird über die Entdeckung einer Galaxie ohne bzw., genauer gesagt, mit zu wenig dunkler Materie berichtet.

Das Rätsel um die Galaxie NGC 1052-DF2 scheint sich nun zu klären. Anscheinend wurde die Entfernung völlig falsch eingeschätzt. Anstelle von zunächst angenommenen 64 Millionen Lj ist das Objekt wohl nur 42 Millionen Lj entfernt, und das hat erhebliche Auswirkungen auf den daraus abgeleiteten Anteil von Dunkler Materie bei diesem Objekt:

A distance of 13 Mpc resolves the claimed anomalies of the galaxy lacking dark matter

Here we carry out a careful analysis of all extant data and show that they consistently indicate a much shorter distance (13 Mpc) than previously indicated (20 Mpc). With this revised distance, the galaxy appears to be a rather ordinary low surface brightness galaxy with plenty of room for dark matter.

Researchers solve mystery of the galaxy with no dark matter
 
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