Credit: Mireia Montes et al.
Een maand geleden had ik hier het nieuws over het sterrenstelsel genaamd Nube, dat zeer donker is, dat wil zeggen bijna geen licht geeft. Het heeft een effectieve lichtsterkte van 26,75 mag/arcsec², staat 350 miljoen lichtjaar van ons vandaan en het heeft een stellaire massa van 390 miljoen zonsmassa – z’n totale massa van stelsel plus omringende halo bedraagt naar schatting 26 miljard zonsmassa, voor het grootste deel donkere materie. De ontdekking werd gedaan in het kader van het IAC Stripe 82 Legacy Project met de 10,4m Gran Telescopio Canarias, waarmee ze keken naar Stripe 82, een band van 2,5° graad aan de hemel bij de hemelequator. Met SDSS (Sloan Digital Sky Survey) zagen ze helemaal niets, maar Stripe 82 en HiPERCAM konden ‘m wel zien, zoals je ziet op de afbeelding hierboven.
By analyzing deep optical imagery from the IAC Stripe 82 Legacy Project, astronomers have discovered a new almost dark galaxy. The newfound galaxy, dubbed “Nube,” has a very low surface brightness and is as massive as the Small Magellanic Cloud.
👉 https://t.co/KotzALm5r2 pic.twitter.com/NlvGXxBoRc
— Erika (@ExploreCosmos_) October 26, 2023
Zoals ik in mijn vorige blog meldde heeft men de gedachte geopperd dat Nube (/noo-beh/, dat Spaans is voor ‘Wolk’) bestaat uit koude fuzzy dark matter, da’s donkere materie die bestaat uit extreem lichte scalardeeltjes ≈10-²² eV. Voor de massabepaling van Nube is het van belang om te weten wat de afstand tot de aarde is. Die wordt geschat op 107 megaparsec, pakweg 350 miljoen lichtjaar. Met andere telescopen wil men deze schatting verifiëren, omdat het van cruciaal belang is. Veronderstel je dat donkere materie bestaat uit zware WIMP’s (weakly interactive massive particles) van 10^9 tot 10^12 eV dan lijkt de vorming van een donker stelsel met eigenschappen zoals van Nube niet mogelijk te zijn. Zoals gezegd heeft Nube een stellaire massa van 390 miljoen zonsmassa en is z’n totale massa van stelsel plus omringende halo 26 miljard zonsmassa. Rekening houdend met de onzekerheden in de waarnemingen is de donkere materie in Nube 20 tot 150 keer hoger dan de gewone stellaire materie.
Credit: Mireia Montes et al.
De donkere materie in Nube zou kunnen bestaan uit axionen, ook wel Axion Like Particles (ALP’s) genoemd. Op basis van het massa-dichtheidsprofiel van Nube (zie hierboven) komt men tot een voorzichtige schatting van de massa van zo’n ALP op 0,9 x 10-²³ eV. Dat deden ze door de zogeheten dichtheidscurve (Σ ⃰ ), dat zijn de stermassa’s per vierkante parsec af te zetten tegen de straal r (in kiloparsec) en dan te kijken naar de voorspellingen van het profiel op basis van verschillende massa’s van ALP’s. De golflengte van dergelijke deeltjes is gigantisch, die zou in de orde van een kiloparsec kunnen zijn, ruim 3000 lichtjaar. Als dit allemaal correct is dan zou dat betekenen dat ultra-diffuse galaxies (UDG’s), zoals Nube, gebruikt kunnen worden als kosmische detectoren voor donkere materie. Die bevestiging zou dan kunnen komen van toekomstige telescopen zoals het Vera C. Rubin observatorium (voorheen de LSST) én met de pas gelanceerde Euclid telescoop.
Credit: Colgate/Palmolive.
Nog even over die ALP’s: Het axion – genoemd naar een schoonmaakmiddel – werd al in 1977 geopperd om duidelijk te maken waarom neutronen nooit reageren op een electrisch veld, terwijl de quarks waar ze uit bestaan dat wel doen – daar werd de Peccei-Quinn theorie voor in het leven geroepen en die vereiste het bestaan van het axion. Dankzij de axionen kan het neutron elektrisch neutraal zijn en blijven én ze verklaren waarom we niet op grote schaal deeltjes zien die de zogeheten CP-symmetrie schenden (het zogeheten sterke CP-probleem).
Bron: Francis Naukas.
Speak Your Mind