2016, Astronomen geführt von Pieter van Dokkum der Yale University veröffentlicht ein Bombenpapier Er behauptete, eine Galaxie entdeckt zu haben, die so dunkel und doch so breit und schwer ist, dass sie fast vollständig unsichtbar sein muss. Sie schätzten, dass die Galaxie mit dem Namen Dragonfly 44 zu 99,99 Prozent aus dunkler Materie besteht.
Es folgte eine hitzige Debatte über die Eigenschaften von Dragonfly 44, die ungelöst bleibt. Inzwischen sind mehr als 1.000 ähnlich große, aber schwache Galaxien aufgetaucht.
Dragonfly 44 und ihresgleichen sind als ultradiffuse Galaxien (UDGs) bekannt. Obwohl sie so groß wie die größten gewöhnlichen Galaxien sein können, sind UDGs außergewöhnlich schwach – so schwach, dass es bei Teleskopuntersuchungen des Himmels „eine Aufgabe ist, das Rauschen herauszufiltern, ohne diese Galaxien versehentlich herauszufiltern“, sagte Paul Bennet, an Astronom am Space Telescope Science Institute in Baltimore, Maryland. Das helle Sternentstehungsgas, das in anderen Galaxien reichlich vorhanden ist, scheint in UDGs verschwunden zu sein und nur ein Skelett älterer Sterne zurückzulassen.
Ihre Existenz hat in der galaktischen Evolutionstheorie Aufsehen erregt, die sie nicht vorhersagen konnte. „Sie tauchten nicht in Simulationen auf“, sagte van Dokkum. „Man muss etwas Besonderes tun, um eine Galaxie so groß und blass zu machen.“
Wilde neue Theorien sind aufgetaucht, um zu erklären, wie Dragonfly 44 und andere UDGs entstanden sind. Und diese riesigen Lichtflecken könnten neue Beweise für die unsichtbare Hand der Dunklen Materie liefern.
Zu viel dunkle Materie
Wenn die Schwerkraft Gasklumpen und Sterne zusammenbringt, bewirken ihre kombinierten Energien und Impulse, dass sich das Mashup aufbläst und dreht. Schließlich entsteht eine Galaxie.
Es gibt nur ein Problem. Wenn sich Galaxien drehen, sollten sie auseinanderfallen. Sie scheinen nicht genug Masse – und damit Schwerkraft – zu haben, um zusammenzuhalten. Das Konzept der Dunklen Materie wurde erfunden, um die fehlende Schwerkraft bereitzustellen. In diesem Bild sitzt eine Galaxie in einem größeren Konglomerat nicht leuchtender Teilchen. Dieser „Halo“ aus dunkler Materie hält die sich drehende Galaxie zusammen.
Eine Möglichkeit, die Rotationsgeschwindigkeit einer Galaxie und damit ihren Gehalt an dunkler Materie abzuschätzen, besteht darin, ihre kugelförmigen Sternhaufen zu zählen. “Wir wissen aus theoretischer Sicht nicht warum”, sagte Bennet, aber die Anzahl dieser “Kugelhaufen” korreliert eng mit diesen schwieriger zu messenden Eigenschaften. In der Veröffentlichung von 2016 zählte van Dokkum 94 Kugelsternhaufen innerhalb von Dragonfly 44 – eine Zahl, die auf einen außergewöhnlich großen Halo aus dunkler Materie hindeutet, obwohl die Galaxie nur wenig sichtbare Materie hat.
Niemand hatte so etwas je gesehen. Van Dokkum und Co-Autoren schlugen vor, dass Dragonfly 44 eine „gescheiterte Milchstraße“ sein könnte: eine Galaxie mit einem milchstraßengroßen Halo aus dunkler Materie, die früh ein mysteriöses Ereignis durchmachte, das ihr ihr sternbildendes Gas raubte und es zurückließ nichts als alternde Sterne und ein riesiger Heiligenschein.
Oder keine dunkle Materie
Das Objekt erregte das Interesse eines anderen Lagers von Astronomen, die argumentieren, dass dunkle Materie überhaupt nicht existiert. Diese Forscher erklären die fehlende Gravitation von Galaxien, indem sie stattdessen Newtons Gravitationsgesetz anpassen, ein Ansatz, der als modifizierte Newtonsche Dynamik oder MOND bezeichnet wird.
Laut MOND wird die modifizierte Gravitationskraft für jede Galaxie aus dem Masse-zu-Licht-Verhältnis ihrer Sterne berechnet – ihrer Gesamtmasse dividiert durch ihre Leuchtkraft. MOND-Theoretiker spekulieren nicht darüber, warum die Kraft von diesem Verhältnis abhängen würde, aber ihre Ad-hoc-Formel passt zu den beobachteten Geschwindigkeiten der meisten Galaxien, ohne dass dunkle Materie herangezogen werden muss.
Als Neuigkeiten über Dragonfly 44 bekannt wurden, befürwortete MOND Stacy McGaugh, ein Astronom an der Case Western Reserve University, errechnete aus seinem Masse-zu-Licht-Verhältnis, dass er sich langsamer drehen sollte, als van Dokkums anfängliche Schätzung angab. Die MOND-Berechnung schien nicht zu den Daten zu passen.