Sterrekunde

Vrae oor waarnemings oor donker materie in sterrestelsels

Vrae oor waarnemings oor donker materie in sterrestelsels


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Vir sterrestelsels kan ons snelheidsverdelings waarneem en dus kan ons massa aflei uit waarnemings met meer golflengtes. Ek veronderstel dat die totale massa van die groep afgelei kan word deur die waarneming van snelhede van sterrestelsels en die toepassing van viriële stelling. Word dit gedoen met behulp van algemene relatiwiteit of net met klassieke meganika?

'N Ander manier kan wees om na swaartekraglens te kyk wat dit op verre sterrestelsels veroorsaak.

Lewer hierdie twee metodes dieselfde resultate?


Melkwegklusters bewys die bestaan ​​van donker materie

'U haat swaartekrag, maar swaartekrag gee nie om nie.' -Clayton Christensen

In die 1970's het Vera Rubin se waarnemings getoon dat galaktiese rotasie te vinnig aan die buitewyke was om normale materie alleen te verklaar.

Maar 40 jaar tevore het Fritz Zwicky die bewegings van individuele sterrestelsels binne trosse waargeneem en dieselfde effek gevind.

Net soos ons geleer het om gas, stof, plasma, sterre en planete waar te neem, verklaar normale materie slegs 15% van die swaartekrag sein wat ons sien.

Die sleutel tot die begrip van gravitasie-waarnemings spruit uit gravitasie-lensing, waar massa die agtergrond sterlig buig.

Onder serendipitous konfigurasies word agtergrondstelsels vervorm tot boë en veelvoudige, verdraaide beelde.

Met hierdie verskynsel - sterk lens - kan ons die totale groepmassa bepaal.

Selfs sonder optimale konfigurasies veroorsaak swak swaartekraglens 'n goed gedefinieerde vervorming in die vorm van agtergrondstelsels.

Met talle genoeg sterrestelseltellings - oral verkrygbaar met diep teleskoopwaarnemings - kan die totale massa van enige sterrestelselgroep gerekonstrueer word.

Konsekwent is ongeveer vyf keer te veel massa nodig in vergelyking met die bestaande normale saak.

Boonop, wanneer sterrestelselsbotsings bots, toon massarekonstruksie van swak lens 'n onvermydelike skeiding van normale materie.

Geen alternatiewe swaartekragteorie verklaar dit alles nie. Ons het donker materie nodig.

Mostly Mute Monday vertel die verhaal van 'n enkele astronomiese verskynsel of voorwerp in meestal beeldmateriaal, beperk tot nie meer as 200 woorde nie.


Galaxy Clusters bied leidrade aan Dark Matter en Dark Energy

'N Massiewe, jong sterrestelselgroep wat gesien word in X-strale (blou), sigbare lig (groen) en infrarooi lig (rooi). Beeld deur X-straal: NASA / CXC / Univ of Missouri / M.Brodwin et al. opties: NASA / STScI infrarooi: JPL / CalTech

Dit is 'n kosmiese ironie: die grootste dinge in die heelal kan ook die moeilikste wees om te vind.

Elizabeth Blanton, medeprofessor in sterrekunde van die Boston Universiteit, het meer as twintig jaar gelede begin soek na sterrestelsels in die verte. 'N Enkele sterrestelselgroep kan so massief wees soos 'n kwadriljoen sonne, maar verre trosse is so flou dat dit prakties onsigbaar is vir almal, behalwe die grootste aardgebonde teleskope. Verre trosse bevat stukke van die verhaal van hoe die webagtige struktuur van die heelal die eerste keer ontstaan ​​het en wat die ware aard van donker energie en donker materie kon help belig. Die soeke van haar span lewer nou die grootste opbrengs nog: 'n katalogus van ongeveer 200 kandidaat-sterrestelsels wat, indien dit bevestig word, van die verste trosse wat ooit gevind is, kan bevat. Die nuwe resultate, wat 'n nuttige instrument vir sterrekundiges wêreldwyd sal wees, is in die 26 Julie 2017, die uitgawe van die Astrofisiese joernaal deur 'n span wat Rachel Paterno-Mahler (GRS'15), PhD-kandidaat Emmet Golden-Marx (GRS'16, '19), Gagandeep Anand (GRS'17), Joshua Wing (GRS'07, '13) en kollegas aan die Universiteit van Missouri-Kansas City en die Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

Melkweg trosse kan duisende sterrestelsels en baie triljoene sterre bevat - en dit is net wat sterrekundiges met gewone teleskope kan sien. Warm gas tussen die sterrestelsels gloei met X-strale, en sterrekundiges vermoed dat meer as 85 persent van die massa van elke groep weggesteek is in die vorm van donker materie. Die heelal is in drie dimensies gekarteer en is 'n web van helder filamente en donker leemtes, met sterrestelsels wat die kolle beslaan waar die filamente mekaar kruis.

Elizabeth Blanton (bo), Rachel Paterno-Mahler en kollegas gebruik sterrestelsels om die evolusie van sterrestelsels en die vorming van die heelal se grootskaalse struktuur te verstaan. Foto van Blanton met dank aan Josh Andrus / ARROWS foto van Paterno-Mahler met dank aan Laura Ford, Laura Ford Photography

In hierdie kosmiese web verweef, is leidrade vir twee belangrike kosmiese raaisels: donker materie, die onsigbare goed wat sterrestelsels deurdring en die ruimtes tussen hulle, en donker energie, wat die vinnige uitbreiding van die heelal dryf. Saam maak donker materie en donker energie ongeveer 95 persent van ons heelal uit, vermoed wetenskaplikes, maar astrofisici weet net indirek van die bestaan ​​van donker materie en donker energie deur hul invloed op die sterre en sterrestelsels wat die lug verlig.

Die nuwe kas van kandidate vir sterrestelselgroepe in die verte kan navorsers help om die eienskappe van donker materie en donker energie vas te stel, sê Paterno-Mahler, eerste skrywer van die nuwe artikel, een van 'n reeks van Blanton se span. "Sterrestelselgroepe is baie goeie toetsbeddens om te leer oor die kosmologiese parameters van ons heelal, soos hoeveel donker energie daar is en hoeveel donker materie daar is."

Deur verre trosse met hul plaaslike eweknieë te vergelyk, kan navorsers ook 'n rooster saamstel oor hoe sterrestelsels gevorm en gegroei het. Dit is omdat lig van die verste trosse miljarde jare moes reis voordat hy die aarde bereik het, sodat sterrekundiges daardie trosse sien soos lank gelede. "As ons wil leer hoe trosse - die massiefste ineenstortende strukture in die heelal - vorm en ontwikkel, moet ons dit oor 'n verskeidenheid afstande bestudeer en teruggaan," sê mede-outeur Mark Brodwin, assistent-professor in fisika en sterrekunde aan die Universiteit van Missouri-Kansas City. En omdat sterrestelsels aan sterrekundiges toegang bied tot 'n groot aantal sterrestelsels wat soortgelyk is aan ouderdom, bied hulle ook 'n laboratorium om te ondersoek hoe individuele sterrestelsels met verloop van tyd verander het. "Daar is 'n klomp sterrestelsels in dieselfde tyd, saam in die ruimte, om te vergelyk met sterrestelsels in die omgewing," sê Blanton.

Maar hoe verder 'n sterrestelselgroep van die aarde af is, hoe flouer lyk dit. Tradisionele optiese teleskope moet lank op 'n enkele plek in die lug staar om genoeg lig in te samel om 'n verre tros te openbaar, en om die hele lug op hierdie manier te ondersoek, is tydverbiedend. Om die nuwe katalogus te skep, het Blanton en haar span dus argiewe data gesoek vir leidrade na waar trosse dalk word, en dan opgevolg met gerigte teleskoopwaarnemings. Hul soektog, genaamd COBRA (Clusters Occupied by Bent Radio AGN, oftewel aktiewe galaktiese kerne), is ondersteun deur toelaes van die National Science Foundation en NASA.

Hul spoor van leidrade begin met die feit dat byna elke groot sterrestelsel 'n supermassiewe swart gat in die middel het. Hierdie swart gate is berug deurmekaar eters, en as hulle smul, word die stof en die gas wat na binne dompel, in enorme, spiraalvormige stralers gespat. Hierdie stralers kan die breedte van die sterrestelsel en verder strek, en hulle produseer 'n radiogolfbrul wat sterrekundiges met radioteleskope op die aarde kan opneem. As die sterrestelsel toevallig ook deur warm trosgas inzoom (of as die gas verby die sterrestelsel inzoom), buig die strale in 'n kenmerkende "C" -vorm - "soos u hare in die wind waai," sê Blanton. Hierdie "C" -vorm is die eerste leidraad vir 'n moontlike groep.

'N Beeld van die visuele lig van die Sloan Digital Sky Survey (links) lyk amper leeg, maar 'n beeld van die Spitzer-ruimteteleskoop (regs) onthul tientalle verre sterrestelsels. 'N Oorvleuelde radiogolfkaart (groen lyne) toon die sigbare' C 'van 'n sterrestelsel wat relatief tot trosgas beweeg. Beeld met dank aan Blanton et al.

Die span van Blanton het bestaande lugopnames ondersoek en byna 2000 van hierdie eienaardige voorwerpe gevind. Toe vergelyk Wing, as deel van sy proefskrifwerk, daardie vermeende trosse met visuele ligbeelde uit die argiewe van die Sloan Digital Sky Survey. Die opwindendste kandidate, sê Blanton, is diegene waarvoor die Sloan-prentjies donker lyk, wat daarop dui dat die radiosein van 'n groep so ver kan kom dat die Sloan Survey-teleskoop dit glad nie kan sien nie.

Met die verloop van die moontlikhede, gebruik hulle die Spitzer-ruimteteleskoop om ongeveer 650 moontlike trosse een vir een te benut. (Spitzer is die sensitiefste vir infrarooi lig, bestraling wat nie deur die menslike oog gesien kan word nie, maar is ideaal vir die waarneming van verre sterrestelsels.) Met behulp van 'n rekenaar tel hulle die aantal sterrestelsels in elke Spitzer-raam op en vergelyk dit met die tipiese aantal sterrestelsels in 'n vergelykbare gebied aan die hemel. 'N Buitengewoon groot aantal sterrestelsels - wat 'n "oordigtheid" genoem word - stel 'n sterrestelselgroep voor.

'N Oormatigheid is egter geen definitiewe bewys van 'n sterrestelsel nie. "U sien 'n 2D-beeld van 'n 3D-verspreiding van voorwerpe," verduidelik Blanton. "Sommige van hulle kan heel voor of op die agtergrond wees." Hierdie 'projeksie-effekte' kan die illusie skep van 'n groep waar geen werklik bestaan ​​nie. Die volgende stap van die groep, wat nou aan die gang is, is om die afstand na elke sterrestelsel in die klaarblyklike groep te meet om te bevestig dat die groepering werklik is, nie 'n optiese illusie nie.

Golden-Marx is reeds besig om afstande na sommige sterrestelsels vas te lê met behulp van die 4.3-meter Discovery Channel Telescope, waar BU 'n vennootinstelling is, en Blanton hoop om tyd te bespaar op die Hubble-ruimteteleskoop en een van die tweeling-10-meter-Keck-teleskope. in Hawaii om nog meer presiese metings te kry. Nadat die afstande bevestig is, kan die span die groepe volgens ouderdom behoorlik bestel en ook bevestig of die katalogus werklik die mees afgeleë trosse bevat.


Abstrak

Studies van sterrestelsels het baie belangrik gebly om die standaardmodel van kosmologie te vestig, met 'n heelal wat deur donker materie en donker energie gedomineer word. 'N Teoretiese basis wat trosse as massiewe multikomponente kwasi-ewewigstelsels beskryf, neem toe in die vermoë om waarnemings met meer golflengtes te interpreteer van groter omvang en sensitiwiteit. Ons hersien huidige kosmologiese resultate, insluitend bydraes tot die fundamentele fisika, verkry uit waarnemings van sterrestelsels. Hierdie resultate stem ooreen met en komplementeer die resultate van ander metodes. Ons beklemtoon verskeie geleenthede vir die volgende paar jaar, en beklemtoon die behoefte aan akkurate modellering van die seleksie van opnames en bronne van stelselmatige foute. Om hierdie geleenthede te benut, sal 'n benadering met meer golflengtes en die toepassing van streng statistiese raamwerke vereis word deur gebruik te maak van die gesamentlike sterkpunte van waarnemers, simulators en teoretici.


Kosmologiese parameters uit waarnemings van sterrestelselgroepe

Studies van sterrestelsels het baie belangrik gebly om die standaardmodel van kosmologie te vestig, met 'n heelal wat deur donker materie en donker energie gedomineer word. 'N Teoretiese basis wat trosse as massiewe multikomponente kwasi-ewewigstelsels beskryf, neem toe in die vermoë om waarnemings met meer golflengtes te interpreteer van groter omvang en sensitiwiteit. Ons hersien huidige kosmologiese resultate, insluitend bydraes tot die fundamentele fisika, verkry uit waarnemings van sterrestelsels. Hierdie resultate stem ooreen met en komplementeer die resultate van ander metodes. Ons beklemtoon verskeie geleenthede vir die volgende paar jaar, en beklemtoon die behoefte aan akkurate modellering van die seleksie van opnames en bronne van stelselmatige foute. Om hierdie geleenthede te benut, sal 'n benadering met meer golflengtes en die toepassing van streng statistiese raamwerke vereis word deur gebruik te maak van die gesamentlike sterkpunte van waarnemers, simulators en teoretici.


Sterrekundiges los 'n legkaart van 'n donker materie van 'n vreemde sterrestelsel op

Op die oomblik is die vorming van sterrestelsels moeilik om te verstaan ​​sonder die teenwoordigheid van 'n alomteenwoordige, maar geheimsinnige komponent, wat donker materie genoem word. Sterrekundiges het gemeet hoeveel donker materie daar is rondom sterrestelsels, en hulle het gevind dat dit tussen 10 en 300 keer die hoeveelheid sigbare materie varieer. 'N Paar jaar gelede het die ontdekking van 'n baie diffuse voorwerp, genaamd Dragonfly 44, hierdie siening verander. Daar is gevind dat hierdie sterrestelsel 10 000 keer meer donker materie het as die sterre. As ons dit terugvind, het sterrekundiges pogings aangewend om te sien of hierdie voorwerp regtig afwykend is, en of iets verkeerd geloop het in die ontleding van die waarnemings. Nou het ons die antwoord.

'N Internasionale span onder leiding van die Kapteyn Instituut van die Universiteit van Groningen (Nederland), met deelname van die Instituto de Astrof & iacutesica de Canarias (IAC) en die Universiteit van La Laguna (ULL), het bevind dat die totale aantal bolvormige trosse rondom Dragonfly 44, en dus die inhoud van die donker materie, is baie minder as wat vroeër bevindinge voorgestel het, wat toon dat hierdie sterrestelsel nie uniek of abnormaal is nie. Die resultaat is onlangs in Maandelikse kennisgewings van die Royal Astronomical Society (MNRAS).

Die sterrestelsel Dragonfly 44 is ontdek in 'n diep oorsig van die Coma-tros, 'n tros met etlike duisende sterrestelsels. Van die begin af is die sterrestelsel deur die navorsers as opmerklik beskou omdat die hoeveelheid donker materie wat hulle afgelei het, amper soveel was as in die Melkweg, wat gelykstaande is aan 'n miljard sonmassas.

In plaas daarvan om ongeveer honderdduisend miljoen sterre te bevat, net soos die Melkweg, het DF44 egter net honderd miljoen sterre, duisend keer minder. Dit beteken dat die hoeveelheid donker materie tien duisend keer groter was as die van sy sterre. As dit waar was, sou dit 'n unieke voorwerp gewees het, met byna 100 keer soveel donker materie as wat van die aantal sterre verwag is.

Deur 'n omvattende ontleding van die stelsel van bolvormige tros rondom Dragonfly 44, het die navorsers bespeur dat die totale aantal bolvormige trosse slegs 20 is en dat die totale hoeveelheid donker materie ongeveer 300 keer soveel is as die ligstof. beteken dat dit nie heeltemal buite die normale waarde vir hierdie tipe sterrestelsels is nie.

"Die feit dat ons in ons werk slegs 20 bolvormige trosse gevind het, vergeleke met die 80 wat voorheen beweer is, verminder die hoeveelheid donker materie wat die sterrestelsel glo bevat drasties", verduidelik Ignacio Trujillo, 'n navorser van die IAC en mede-outeur van die artikel. "Boonop, met die aantal bolvormige trosse wat ons gevind het, stem die hoeveelheid donker materie in Dragonfly 44 ooreen met wat verwag word vir hierdie tipe sterrestelsels. Die verhouding van sigbare tot donker materie is nie meer 1 uit 10.000 nie, maar een uit 300 , ”voeg Trujillo by.

"Dragonfly 44 was al die jare 'n anomalie wat nie met die bestaande sterrestelselmodelle verklaar kon word nie. Nou weet ons dat die vorige resultate verkeerd was en dat DF44 nie buitengewoon is nie. Dit is tyd om aan te gaan," wys Teymoor Saifollahi op. , navorser aan die Kapteyn Instituut en die eerste outeur van die artikel.

"Ons werk toon dat hierdie sterrestelsel nie so enkelvoudig of onverwags is nie. Op die manier kan die modelle van sterrestelselvorming dit verklaar sonder dat dit nodig is om dit aan te pas," sê Michael A. Beasley, 'n ander IAC-navorser, spesialis in bolvormige groepe en 'n mede- outeur van die artikel.

Die totale aantal bolvormige trosse hou verband met die totale massa van 'n sterrestelsel. Dus, as die aantal bolvormige trosse gemeet word, kan die hoeveelheid donker materie gevind word, veral as die hoeveelheid sigbare materie slegs 'n klein fraksie van die totaal is.

"Ons het egter geen fisiese verklaring vir hierdie verband tussen die totale aantal bolvormige trosse en die totale massa van die sterrestelsel nie. Dit is suiwer waarnemingskennis. Dit kan wees dat dit te make het met die hoeveelheid oorspronklike gas waaruit die sterre, en die bolvormige trosse self, gevorm het. Hoe meer donker materie daar in 'n sterrestelsel is, hoe meer gas bevat dit, "suggereer Johan H. Knapen, 'n IAC-navorser en ook medeskrywer van die artikel.


Sterrekundiges bied moontlike verklaring vir ontwykende sterrestelsels sonder donker materie

'N Span onder leiding van sterrekundiges aan die Universiteit van Kalifornië, Riverside, het bevind dat sommige dwergstelsels vandag lyk asof dit donker materie is, alhoewel dit in die verlede as sterrestelsels gevorm het wat deur donker materie oorheers is.

Sterrestelsels wat blykbaar min of geen donker materie het nie - nie-luminêre materiaal wat na verwagting 85% van die materie in die heelal uitmaak - bemoeilik die sterrekundiges se begrip van die inhoud van die donker materie van die heelal. Sulke sterrestelsels, wat onlangs in waarnemings gevind is, daag 'n kosmologiese model uit wat gebruik word deur sterrekundiges genaamd Lambda Cold Dark Matter, oftewel LCDM, waar alle sterrestelsels omring word deur 'n massiewe en uitgebreide donker materie-stralekrans.

Donkerstofvrye sterrestelsels word nie goed verstaan ​​in die astronomiese gemeenskap nie. Een manier om die moontlike vormingsmeganismes vir hierdie ontwykende sterrestelsels te bestudeer - die ultradiffuse DF2- en DF4-sterrestelsels is voorbeelde - is om soortgelyke voorwerpe in numeriese simulasies te vind en hul tydsevolusie en die omstandighede wat lei tot hul verlies aan donker materie te bestudeer.

Jessica Doppel, 'n gegradueerde student aan die UC Riverside Departement Fisika en Sterrekunde en die eerste skrywer van die navorsingsartikel wat gepubliseer is in die Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, het verduidelik dat in 'n LCDM-heelal alle sterrestelsels oorheers moet word deur donker materie.

'Dit is die uitdaging,' het sy gesê. 'Om analoë te vind in simulasies van wat waarnemers sien, is belangrik en nie gewaarborg nie. Deur die oorsprong van hierdie tipe voorwerpe en hul dikwels anomale bolvormige groeppopulasies te bepaal, kan ons ons teoretiese raamwerk van donker materie en sterrestelselvorming verder verstewig en bevestig dat geen alternatiewe vorms van donker materie nodig is nie. Ons het gevind dat koue donker materie goed presteer. ”

Vir die studie het die navorsers gebruik gemaak van kosmologiese en hidrodinamiese simulasie genaamd Illustris, wat 'n vorm van 'n sterrestelsel bevat wat sterrewolusie, supernova-terugvoer, groei in swart gate en samesmeltings insluit. Die navorsers het bevind dat 'n paar 'dwergstelsels' in trosse soortgelyke sterre-inhoud, bolvormige trosgetalle en massa van donker materie het as DF2 en DF4. Soos sy naam aandui, is 'n dwerg sterrestelsel klein en bestaan ​​uit tot enkele miljard sterre. Daarteenoor het die Melkweg, wat meer as 20 bekende dwerg sterrestelsels het, om hom heen, 200 tot 400 miljard sterre. Globulêre trosse word dikwels gebruik om die donker materie-inhoud van sterrestelsels, veral dwerge, te skat.

Die navorsers het die Illustris-simulasie gebruik om die oorsprong van vreemde dwergstelsels soos DF2 en DF4 te ondersoek. Hulle het gesimuleerde analoë gevind aan dwergies sonder donker materie in die vorm van voorwerpe wat lank in die sterrestelsels ontwikkel het en meer as 90% van hul donker materie verloor het deur getystroop - die wegneem van materiaal deur galaktiese getykragte .

"Dit is interessant dat dieselfde meganisme van getystroop die eienskappe van dwerge soos DF2 en DF4 kan verklaar - byvoorbeeld die feit dat dit 'ultradiffuse' sterrestelsels is," het mede-outeur Laura Sales, 'n medeprofessor in fisika en sterrekunde, gesê. by UCR en Doppel se gegradueerde adviseur. 'Ons simulasies dui op 'n gesamentlike oplossing vir beide die struktuur van hierdie dwerge en hul lae inhoud van donker materie. Moontlik is ultradiffuse voorwerpe gevorm deur uiterste getalmassaverlies in andersins normale dwergstelsels. ”

In samewerking met navorsers van die Max Planck Instituut vir Astrofisika in Duitsland, werk die groep van Sales tans met verbeterde simulasies wat meer gedetailleerde fisika bevat en 'n numeriese resolusie ongeveer 16 keer beter is as die Illustris-simulasie.

"Met hierdie data sal ons in staat wees om ons studie uit te brei tot selfs dwerge met 'n laer massa, wat in die heelal meer voorkom en na verwagting meer donker materie in hul sentrums sal oorheers, wat hulle meer moeilik maak om te verklaar," het Doppel gesê. 'Ons gaan ondersoek instel na die verwydering van getystroop 'n pad om dwerge met hul innerlike donker materie-inhoud uit te put. Ons beplan om voorspellings te maak oor die dwerge se sterre-, bolvormige groep en donker materie-inhoud, wat ons dan met toekomstige waarnemings sal vergelyk. ”

Die navorsingspan het reeds tyd in die W. M. Keck-sterrewag gekry om te help met die beantwoording van sommige vrae rakende waarnemings van dwerge in die Maagd-groep.

Sales en Doppel is saam met die navorsing deur Julio F. Navarro van die Universiteit van Victoria in Kanada Mario G. Abadi en Felipe Ramos-Almendares van die Nasionale Universiteit van Córdoba in Argentinië Eric W. Peng van die Peking Universiteit in China en Elisa Toloba van die Universiteit van die Stille Oseaan in Kalifornië.

Die studie is ondersteun deur toekennings van NASA en die National Science Foundation.

Die navorsingsartikel het die titel 'Globulêre trosse as spoorsnyers van die inhoud van die donker materie van dwerge in sterrestelsels.'


Hubble & # 8217s Shocking Dark Matter Discovery: Observations Stel 'n ontbrekende bestanddeel in kosmiese resep voor

Hierdie Hubble-ruimteteleskoopbeeld toon die massiewe sterrestelselgroep MACS J1206. Die verdraaide beelde van sterrestelsels in die agtergrond word in die groep ingebed, gesien as boë en besmeerde kenmerke. Hierdie vervorming word veroorsaak deur die hoeveelheid donker materie in die groep, waarvan die swaartekrag die lig van verre sterrestelsels buig en vergroot. Hierdie effek, wat gravitasie-lens genoem word, laat sterrekundiges toe om afgeleë sterrestelsels te bestudeer wat andersins te flou sou wees om te sien. Verskeie van die sterrestelsels is massief en dig genoeg om verre bronne ook te verdraai en te vergroot. Die sterrestelsels in die drie uittreksels is voorbeelde van sulke effekte. In die kiekies regs en onder word twee, blou sterrestelsels ver verwyder deur die voorgrond, rooier sterrestelsels, wat ringe vorm en veelvuldige beelde van die afgeleë voorwerpe vorm. Die rooi vlekke rondom die melkweg links bo dui op die uitstoot van waterstofwolke in 'n enkele verre bron. Die bron, wat vier keer gesien word as gevolg van lensing, kan 'n dowwe sterrestelsel wees. Hierdie vlekke is opgespoor deur die Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) by die European Southern Observatory & # 8217s Very Large Telescope (VLT) in Chili. Die vlekke verskyn nie in die Hubble-beelde nie. MACS J1206 is deel van die Cluster Lensing And Supernova-opname met Hubble (CLASH) en is een van drie sterrestelsels wat die navorsers met Hubble en die VLT bestudeer het. Die Hubble-beeld is 'n kombinasie van sigbare en infrarooi-waarnemings wat in 2011 deur die Advanced Camera for Surveys en Wide Field Camera 3 geneem is.
Krediet: NASA, ESA, P. Natarajan (Yale Universiteit), G. Caminha (Universiteit van Groningen), M. Meneghetti (INAF-Observatory of Astrophysics and Space Science of Bologna), die erkenning van die CLASH-VLT / Zooming-spanne: NASA, ESA, M. Postman (STScI), die CLASH-span

Sterrekundiges het ontdek dat daar 'n ontbrekende bestanddeel in ons kosmiese resep is oor hoe donker materie optree.

Sterrekundiges het 'n teenstrydigheid ontdek tussen die teoretiese modelle van hoe donker materie in sterrestelsels moet versprei word, en waarnemings van donker materie en die greep op trosse.

Donker materie straal nie lig uit nie, absorbeer dit en weerkaats dit nie. Die teenwoordigheid daarvan is slegs bekend deur die aantrekkingskrag van sigbare materie in die ruimte. Daarom bly donker materie so ontwykend soos Alice in Wonderland & # 8217s Cheshire Cat - waar jy net sy grynslag sien (in die vorm van swaartekrag), maar nie die dier self nie.

Een manier waarop sterrekundiges donker materie kan opspoor, is om te meet hoe die swaartekrag die ruimte verdraai, 'n effek wat swaartekraglens genoem word.

Navorsers het bevind dat kleinskaalse konsentrasies donker materie in trosse swaartekrag-lenseffekte oplewer wat tien keer sterker is as wat verwag is. Hierdie bewyse is gebaseer op ongekende gedetailleerde waarnemings van verskeie massiewe sterrestelsels van NASA en die Hubble-ruimteteleskoop en die Europese suidelike sterrewag se baie groot teleskoop (VLT) in Chili.


Dit lyk asof sterrekundiges 'n vreemde detail geopenbaar het in die manier waarop donker materie optree. Hulle het klein, digte konsentrasies donker materie gevind wat lig baie sterker buig en vergroot as wat verwag is. Krediet: NASA en Goddard Space Flight Centre

Melkweggroepe, die mees massiewe strukture in die heelal wat bestaan ​​uit individuele sterrestelsels, is die grootste bewaarplekke vir donker materie. Hulle word nie net grootliks deur donker materie en swaartekrag bymekaargehou nie, maar die individuele sterrestelsels is self vol met donker materie. Donker materie in trosse word dus op beide groot en klein skale versprei.

& # 8220Galaxy clusters is ideale laboratoriums om te verstaan ​​as rekenaarsimulasies van die heelal betroubaar weergee wat ons kan aflei oor donker materie en die wisselwerking daarvan met ligmaterie, & # 8221 het Massimo Meneghetti van die INAF (National Institute for Astrophysics) gesê -Observatory of Astrophysics en Ruimtewetenskap van Bologna in Italië, die hoofskrywer van die studie.

& # 8220Ons het baie noukeurige toetse gedoen om die simulasies en data in hierdie studie te vergelyk, en ons bevinding van die wanverhouding bly voortbestaan, & # 8221 Meneghetti het voortgegaan. & # 8220Een moontlike oorsprong vir hierdie verskil is dat ons 'n paar belangrike fisika in die simulasies kan mis. & # 8221

Priyamvada Natarajan van die Yale Universiteit in New Haven, Connecticut, een van die senior teoretici in die span, het bygevoeg: & # 8220Daar is 'n kenmerk van die werklike heelal wat ons eenvoudig nie in ons huidige teoretiese modelle vasvang nie. Dit kan 'n leemte aandui in ons huidige begrip van die aard van donker materie en die eienskappe daarvan, aangesien hierdie uitstekende data ons in staat gestel het om die gedetailleerde verspreiding van donker materie op die kleinste skaal te ondersoek. & # 8221

Die span se artikel verskyn in die uitgawe van 11 September van die tydskrif Wetenskap.

Die verspreiding van donker materie in trosse word gekarteer deur die buiging van die lig, of deur die swaartekrag-lenseffek wat dit lewer. Die swaartekrag van donker materie vergroot en verdraai lig van voorwerpe op die agtergrond, soos 'n spieël van die funhouse, wat verwringings en soms veelvuldige beelde van dieselfde verre sterrestelsel oplewer. Hoe hoër die konsentrasie van donker materie in 'n groep, hoe dramaties is die lig buigend.

Hubble se kraakvars beelde, tesame met die spektra van die VLT, het die span gehelp om 'n akkurate, donker trou-kaart te lewer. Hulle het tientalle agtergrondstelsels met vermenigvuldigbeeld, lensvorming geïdentifiseer. Deur die lensvervorming te meet, kon sterrekundiges die hoeveelheid en verspreiding van donker materie opspoor.

Die drie belangrikste sterrestelsels wat in die ontleding gebruik is, MACS J1206.2-0847, MACS J0416.1-2403 en Abell S1063, was deel van twee Hubble-opnames: The Frontier Fields en die Cluster Lensing And Supernova-opname met Hubble (CLASH) programme.

Tot die verbasing van die span onthul die Hubble-beelde ook kleiner boë en verdraaide beelde wat in die groter skaal lensvervormings in elke groep se kern, waar die mees massiewe sterrestelsels woon, geneste is.

Die navorsers glo dat die ingeslote lense geproduseer word deur die erns van digte konsentrasies donker materie wat verband hou met individuele sterrestelsels. Donker materie en verspreiding in die binneste streke van individuele sterrestelsels is bekend as die algehele lenseffek van die groep.

Opvolg-spektroskopiese waarnemings word by die studie gevoeg deur die snelheid van die sterre te meet wat in verskeie van die clusterstelsels wentel. & # 8220 Op grond van ons spektroskopiese studie kon ons die sterrestelsels met elke groep verbind en hul afstande skat, & # 8221 het die spanlid Piero Rosati van die Universiteit van Ferrara in Italië gesê.

& # 8220Die sterre & # 8217; s spoed het ons 'n skatting van elke individuele sterrestelsel se massa, insluitend die hoeveelheid donker materie, gegee, & # 8221 het die spanlid Pietro Bergamini van die INAF-sterrewag vir astrofisika en ruimtewetenskap in Bologna, Italië, bygevoeg.

Die span het die donkerstofkaarte vergelyk met monsters van gesimuleerde sterrestelsels met soortgelyke massas, op ongeveer dieselfde afstande as die waargenome trosse. Die trosse in die rekenaarsimulasies het nie dieselfde vlak van donkerstofkonsentrasie op die kleinste skale getoon nie - die skale wat verband hou met individuele sterrestelsels soos gesien in die heelal.

Die span sien uit daarna om voort te gaan met die stresstoetsing van die standaard-donkerstof-model om die intrige daarvan vas te stel.

NASA se beplande Romeinse ruimteteleskoop van Nancy Grace sal selfs meer afgeleë sterrestelsels opspoor deur gravitasielensing deur massiewe sterrestelsels. Die waarnemings vergroot die aantal trosse wat sterrekundiges kan analiseer om die donkerstofmodelle verder te toets.


Antwoorde en antwoorde

Bewyse teen donker sake Halos rondom die bolvormige trosse MGC1 en NGC 2419

Charlie Conroy, Abraham Loeb, David Spergel
(Voorgelê op 27 Okt 2010)
Die vermoede dat die antieke bolvormige trosse (GC's) in die middel van hul eie donker materiehalo's gevorm is, is die eerste keer deur Peebles (1984) voorgestel en is onlangs herleef om die raaiselagtige oorvloedpatrone wat in baie GC's waargeneem is, te verklaar. In hierdie brief demonstreer ons dat die buitenste sterldigtheidsprofiel van geïsoleerde GC's baie sensitief is vir die teenwoordigheid van 'n uitgebreide donker stralekrans. Die GC's NGC 2419, geleë op 90 kpc vanaf die middel van ons Galaxy, en MGC1, geleë op

200 kpc vanaf die middelpunt van M31, is die ideale laboratoriums om die scenario te toets wat GC's in die sentrums van massiewe donker stralekrans gevorm het. As ons analitiese modelle vergelyk met waarnemings van hierdie GC's, kom ons tot die gevolgtrekking dat hierdie GC's nie in donker halo's ingebed kan word met 'n viriale massa groter as 10 ^ 6 Msun nie, of, ekwivalent, moet die massa-halo-massa-tot-ster massaverhouding Mdm / wees M _ * & lt1. As hierdie GC's gedurende hul leeftyd in swak getyvelde wentel, impliseer hierdie perke dat hierdie GC's nie binne hul eie donker strale gevorm het nie. Onlangse waarnemings van 'n uitgebreide ster-stralekrans in die GC NGC 1851 word ook geïnterpreteer in die konteks van ons analitiese modelle. Die implikasies van hierdie resultate vir die vorming van GC's word kortliks bespreek.


Geen bewyse vir 'n donker materie-skyf binne 4 kpc vanaf die Galaktiese vlak nie

C. Moni Bidin, G. Carraro, R. A. Mendez, W. F. van Altena
(Voorgelê op 4 Nov 2010)
Ons het die dinamiese oppervlakmassa-digtheid (Sigma) geskat op die son-galaktosentriese afstand tussen 2 en 4 kpc vanaf die Galaktiese vlak, soos afgelei uit die waargenome kinematika van die dik skyf. Ons vind Sigma (z = 2 kpc) = 57.6 + -5.8 Mo pc ^ -2, en dit toon slegs 'n klein toename in die z-reeks wat deur ons ondersoek beskou word. Ons het ons resultate vergelyk met die verwagtinge vir die sigbare massa, met die mees onlangse beramings in die literatuur vir bydraes van die Galaktiese sterre skyf en interstellêre medium, en voorgestelde modelle van die verdeling van die donker materie. Our results match the expectation for the visible mass alone, never differing from it by more than 0.8 $Mo pc^-2 at any z, and thus we find little evidence for any dark component. We assume that the dark halo could be undetectable with our method, but the dark disk, recently proposed as a natural expectation of the LambdaCDM models, should be detected. Given the good agreement with the visible mass alone, models including a dark disk are less likely, but within errors its existence cannot be excluded. In any case, these results put constraints on its properties: thinner models (scale height lower than 4 kpc) reconcile better with our results and, for any scale height, the lower-density models are preferred. We believe that successfully predicting the stellar thick disk properties and a dark disk in agreement with our observations could be a challenging theoretical task.


Galaxies

The spiral galaxy M100
Credit:STSci (HST)

A galaxy is a large collection of stars, dust and gas, and a substance called dark matter, all held together by gravity.

Galaxies come in all shapes and sizes, which you can explore below in the classification section. The smallest dwarf galaxies contain just a few million stars, whereas the largest giants can contain around 1 trillion stars - that's an incredible 1,000,000,000,000 stars. What's more, there are believed to be around 100 billion (100,000,000,000) galaxies in the observable Universe.

Our 'Weighing' the Universe Workshop gives students an understanding of how massive the Universe is.

In fact, mathematicians have estimated that there are at least 100 stars in the Universe for every grain of sand on Earth's beaches - yes, every last one of them.

Our Solar System sits towards the edge of a large spiral galaxy called the Milky Way, and our Sun is about 26,000 light-years from its centre. Compare that to our nearest star, Alpha Centauri, which is just 4.4 light-years away.

It is thought that super-massive black holes may exist at the centre of many, if not all, galaxies. Indeed, observations of star movements close to the centre of the Milky Way suggest that it contains at least one such object.


Kyk die video: IGRE IZ LESKOVCA 20 GODINA TALIJA (November 2022).