We are searching data for your request:
Upon completion, a link will appear to access the found materials.
Ek verstaan hoe sterrestelselkrommes die invloed toon van donker materie, of iets anders wat soortgelyke gedrag sal oplewer, soos Modified Newtonian Dynamics (MOND). Vertoon die wentelbane van satellietstelsels dieselfde invloed?
In die MOND-terminologie is die interne swaartekrag van die satellietstelsel nie relevant vir hierdie vraag nie. Die vraag sou wees of die swaartekrag-effek van die gasheerstelsel op die satelliet Newton of MOND was?
Die kort antwoord is "Ja, die wentelbane van satellietstelsels toon beslis die invloed van donker materie (of iets soos MOND, as u dit verkies)." Vir sterrestelsels buite die plaaslike groep kan u hul radiale snelhede slegs meet vanaf Doppler-verskuiwings (dws snelhede langs ons siglyn na die sterrestelsel), maar u kan nog steeds kyk na die verspreiding van hierdie snelhede vir satelliete rondom 'n sentrale sterrestelsel en werk gee die benaderde hoeveelheid massa wat nodig is vir die satelliete om gebonde te bly - en dus het u donker materie nodig. (Die eerste wenke van donker materie, wat in die dertigerjare teruggekom het, was van 'n groter skaal weergawe hiervan: Zwicky en ander het die radiale snelhede van sterrestelsels in sterrestelselsgroeperings gemeet en gevind dat dit te hoog was om verklaar te word deur die sigbare massa van die sterrestelsels in die trosse. [*])
Vir satelliete van ons eie sterrestelsel het dit die afgelope vyf-en-twintig jaar of so moontlik geword om regte bewegings (bewegings oor die lug, loodreg op die siglyn) te meet, sowel as hul radiale snelhede, sodat ons kan meet hul werklike 3D-ruimtesnelhede. Hierdie referaat van Fritz et al. (2020) gebruik behoorlike voorstelle van Gaia waarnemings vir 45 satellietstelsels om die massa van die Halo van die donker materie van die Melkweg te skat. Hulle vind dit gaan hieroor $ 1,5 keer 10 ^ {12} M _ { odot} $, ooreenstemmend met ander metings. [**] (Let op dat u nie kan aanneem dat die wentelbane van satelliete sirkelvormig is nie, anders as die geval vir metings van gaswolke wat op 'n skyf wentel - die oorspronklike data wat dui op donker materie in spiraalstelsels). die betrokke berekeninge is dus ingewikkelder, maar hulle gee steeds dieselfde antwoorde.)
[*] Latere waarnemings met X-straalsatelliete het getoon dat sterrestelselsgroeperings beduidende hoeveelhede normale baroniese materiaal bevat tussenin die sterrestelsels, in die vorm van baie warm, verdunde, röntgenuitstralende gas. Selfs as u dit by die sterismassa in die sterrestelsels voeg, het u egter nog nie genoeg massa in die groep om die radiale snelhede te verklaar nie.
[**] Hierdie waarde kan vergelyk word met 'n baroniese massa vir ongeveer die Melkweg $ 5 keer 10 ^ {10} M _ { odot} $ in die vorm van sterre, plus miskien nog een $ 1 keer 10 ^ {10} M _ { odot} $ in die vorm van gas.
Ek het u vraag saamgevoeg met "toon satellietstelsels die invloed van donker materie in die algemeen ... dws. HET hulle donker materie?", Maar ek dink ek het u vraag onderaan bane rakende wentelbane en snelheidsverspreiding beantwoord soos u noem.
Tydelike dwerg sterrestelsels (TDG's) word gewoonlik waargeneem dat hulle nie donker materiaal het nie. TDG's verskil van 'gewone' dwergstelsels wat gewoonlik oorheers word deur donker materie en waarskynlik van oorspronklike oorsprong is en vermoedelik in hul eie donker materie-stralings gevorm het en verskillende evolusiegeskiedenis van 'n TDG het.
TDG's vorm deur botsings / interaksies tussen sterrestelsels en hulle akkommodeer nie donker materie deur hierdie proses nie. Die donker materie in die stralekrans van die ouer sterrestelsel is te dinamies warm om toegeneem te word en slegs barione word toegeneem. Hierdie resultaat pas wel in by die donker materie-paradigma (nie spesifiek vir MOND nie, maar sluit dit nie noodwendig uit nie), aangesien hierdie sterrestelsels NIE oorspronklik is nie. Wat Lambda-CDM (koue donker materie) uitdaag en MOND moontlik ondersteun, is die volgende:
Ons weet dus dat Lambda-CDM isotropiese verspreidings en ewekansige kinematika vir satellietstelsels voorspel, maar ons neem dit nie waar nie. In plaas daarvan kom ons agter dat dwerg satellietstelsels bestaan op 'n skyf of vlak wat waarskynlik saam met die hoofstelsel draai. Ons sien dit gebeur in die Melkweg, Andromeda en Centaurus A. TDG's pas in hierdie legkaart, want samehang van fase-ruimtes kan beter sin maak as die satellietstelsels aanvanklik TDG's was. In die werk van Muller et al. 2018 volg 14 van die 16 satelliete met kinematiese data 'n samehangende snelheidspatroon wat in lyn is met die lang as van hul ruimtelike verspreiding.
Met die data wat ons het oor satellietstelsels en hul massiewe gasheerstelsels, word dit moeiliker om aan te dui dat ons net nie die dwerg-satellietstelsels kan sien nie (bekend as die ontbrekende satellietprobleem wat LCDM nie verklaar nie). Dit lyk asof die simulasies wat 'n halo-agtige verspreiding van satellietstelsels voorspel, ernstige foute het. Miskien is daar iets wat nie in berekening gebring word nie, of is die idee van donker materie verkeerd. In elk geval bly dit 'n probleem om die verspreiding van satelliete te kan voorspel.
Die meeste sterrekundiges "stem" nog steeds vir LCDM omdat donker materie "nodig" is om die groot struktuur wat ons vandag sien, te verklaar en die swaartekragmassadigtheid die bariondigtheid oorskry. Die probleem is dat ons nog nie weet wat donker materie is nie en dat die opsies nie meer is nie. Ek is persoonlik agnosties totdat ons meer inligting het.
MOND voorspel dat die snelheidsverspreiding sal verskil van die Newton-regime wanneer die eksterne veld van die gasheer die interne veld van die dwerg-satelliet oorskry (eksterne veld-dominante kwasi-newtoniese regime). Om selfversekerd te onderskei tussen Newton-dinamika en MOND in die snelheidsverspreiding van satellietstelsels, is buitengewone hoë akkuraatheid nodig, wat tans onwaarskynlik is. Sien http://astroweb.case.edu/ssm/mond/EFE.html vir meer besonderhede en vergelykings.
Teorie van donker materie-teorie met satellietstelsels van die melkweg
'N Navorsingspan onder leiding van natuurkundiges aan die Universiteit van Kalifornië, Riverside, berig klein satellietstelsels van die Melkweg kan gebruik word om fundamentele eienskappe van & # 8220donker materie & # 8221 te toets - nie-ligte materiaal waarvan gedink word dat dit 85% van die materie in die heelal uitmaak.
Met behulp van gesofistikeerde simulasies toon die navorsers 'n teorie genaamd selfinteraksie met donker materie, of SIDM, wat uiteenlopende verdeling van donker materie in Draco en Fornax, twee van die Melkweg en meer as 50 ontdek satellietstelsels, dwingend kan verklaar.
Die heersende donker materie teorie, genaamd Cold Dark Matter, of CDM, verklaar 'n groot deel van die heelal, insluitend hoe strukture daarin na vore kom. Maar 'n lang uitdaging vir CDM was om die uiteenlopende verdeling van donker materie in sterrestelsels te verklaar.
Die navorsers, gelei deur UC Riverside & Hai-Bo Yu en Laura V. Sales, het die evolusie van SIDM & # 8220subhalos & # 8221 in die Melkweg & # 8220 getyveld & # 8221 bestudeer - die gradiënt in die gravitasieveld van die Melkweg dat 'n satellietstelsel in die vorm van 'n getykrag voel. Subhalo's is donkermateriaalknoppe wat die satellietstelsels huisves.
Op die foto verskyn Draco (links) en Fornax. Krediet: vir Draco-beeld: Hubble-ruimteteleskoop vir Fornax-beeld: ESO / Digitised Sky Survey 2.
& # 8220Ons het gevind dat SIDM uiteenlopende verdeling van donker materie in die stralekrans van Draco en Fornax kan lewer, in ooreenstemming met waarnemings, & # 8221 het Yu, 'n medeprofessor in fisika en sterrekunde en 'n teoretiese fisikus met kundigheid in die deeltjie-eienskappe van donker materie, gesê. & # 8220In SIDM lei die interaksie tussen die subhalo's en die Melkweg se getye tot meer uiteenlopende verdeling van donker materie in die binneste streke van subhalo's, in vergelyking met hul eweknieë van CDM. & # 8221
Draco en Fornax het teenoorgestelde uiterstes in hul innerlike donker materie-inhoud. Draco het die hoogste digtheid van die donker materie onder die nege helder Melkweg-satellietstelsels, Fornax het die laagste. Met behulp van gevorderde astronomiese metings het astrofisici onlangs hul baanbane in die Melkweg & # 8217 se getyveld gerekonstrueer.
& # 8220Ons uitdaging was om die oorsprong van Draco en Fornax se uiteenlopende verdeling van donker materie te verstaan in die lig van hierdie pas gemeet wentelbane, & # 8221 Yu gesê. & # 8220Ons het gevind dat SIDM 'n verduideliking kan bied nadat hy gety-effekte en selfinteraksies met donker materie in ag geneem het. & # 8221
Studieresultate verskyn in Fisiese oorsigbriewe.
Die siaan-kolle verteenwoordig gesamentlik die satelliet. Die melkwegstelsel is op die kruising van die pienk stippellyne (middel van die animasie). Die evolueerde tyd in giga-jare word in die linkerbovenhoek van die animasie getoon. In hierdie video sien ons hoe die satelliet onder die swaartekraginvloed van die gasheer (die Melkweg) draai om die massamiddelpunt van die gasheer. Die satelliet verloor die grootste deel van sy massa na enkele gedeeltes. Dit word getystroop genoem. As die satelliet deur hierdie proses heeltemal vernietig word, word dit getyontwrigting genoem. Die hele simulasie word gedurende 10 giga-jare uitgevoer. Hierdie animasie bestaan uit 100 kiekies.
Donker materie en die natuur bly grotendeels onbekend. Anders as normale materie, absorbeer, weerkaats dit nie of straal dit nie uit nie, wat dit moeilik opspoor. Die identifisering van die aard van donker materie is 'n sentrale taak in deeltjiesfisika en astrofisika.
In CDM word aanvaar dat deeltjies van donker materie botsingsloos is, en elke sterrestelsel sit binne 'n donker materie-stralekrans wat die gravitasie-steier vorm wat dit bymekaar hou. In SIDM word voorgestel dat donker materie selfwerk deur 'n nuwe donker krag. Daar word aanvaar dat deeltjies van donker materie sterk met mekaar bots in die innerlike stralekrans, naby die sterrestelsel en die middelpunt - 'n proses wat donker materie selfinteraksie genoem word.
& # 8220Ons werk toon dat satellietstelsels van die Melkweg belangrike toetse kan bied vir verskillende teorieë oor donker materie, & # 8221 het Sales gesê, 'n assistent-professor in fisika en sterrekunde en 'n astrofisikus met kundigheid in numeriese simulasies van sterrestelselvorming. & # 8220Ons wys dat die wisselwerking tussen donker materie selfinteraksies en getyinteraksies nuwe handtekeninge in SIDM kan lewer wat nie in die heersende CDM-teorie verwag word nie. & # 8221
In hul werk het die navorsers hoofsaaklik numeriese simulasies, genaamd & # 8220N-liggaamsimulasies, & # 8221 gebruik en waardevolle intuïsie verkry deur analitiese modellering voordat hulle hul simulasies uitgevoer het.
& # 8220Ons simulasies openbaar nuwe dinamika wanneer 'n SIDM-subhalo in die getygebied ontwikkel, & # 8221 sê Omid Sameie, 'n voormalige UCR-gegradueerde student wat saam met Yu and Sales gewerk het en nou 'n nadoktorale navorser aan die Universiteit van Texas in Austin is wat besig is met numeriese simulasies van sterrestelselvorming. & # 8220 Daar is gedink dat waarnemings van Draco nie strook met SIDM-voorspellings nie. Maar ons het gevind dat 'n subhalo in SIDM 'n hoë digtheid van donker materie kan lewer om Draco te verklaar. & # 8221
Verkope het verduidelik SIDM voorspel 'n unieke verskynsel genaamd & # 8220core-ineenstorting. & # 8221. In sekere omstandighede stort die binneste deel van die stralekrans onder die invloed van swaartekrag in en lewer 'n hoë digtheid. Dit is in stryd met die gewone verwagting dat donker materie selfinteraksies tot 'n lae-digtheid-stralekrans lei. Die verkope het gesê die simulasies van die span identifiseer voorwaardes vir die ineenstorting van die kern in subhalo's.
& # 8220Om Draco se hoë donker materie-digtheid te verklaar, moet die aanvanklike halokonsentrasie daarvan hoog wees, & # 8221 het sy gesê. & # 8220Meer donker materie massa moet versprei word in die binneste stralekrans. Alhoewel dit waar is vir beide CDM en SIDM, kan die kern-ineenstortingsverskynsel slegs vir SIDM voorkom as die konsentrasie hoog is sodat die tydskaal van die ineenstorting minder is as die ouderdom van die heelal. Aan die ander kant het Fornax 'n lae-gekonsentreerde subhalo, en daarom bly die digtheid daarvan laag. & # 8221
Die navorsers het benadruk dat hul huidige werk hoofsaaklik op SIDM fokus en nie 'n kritiese beoordeling doen oor hoe goed CDM Draco en Fornax kan verklaar nie.
Nadat die span numeriese simulasies gebruik het om die dinamiese wisselwerking tussen selfinteraksies tussen donker materie en getyinteraksies behoorlik in ag te neem, het die navorsers 'n opvallende resultaat waargeneem.
& # 8220Die sentrale donker saak van 'n SIDM-subhalo kan toeneem, in teenstelling met die gewone verwagtinge, & # 8221; het Sameie gesê. & # 8220 Dit is belangrik dat ons simulasies die toestande identifiseer waarop hierdie verskynsel in SIDM kan voorkom, en ons wys dat dit die waarnemings van Draco kan verklaar. & # 8221
Die navorsingspan beplan om die studie uit te brei na ander satellietstelsels, insluitend ultravyfe sterrestelsels.
Verwysing: & # 8220Self-Interacting Dark Matter Subhalos in the Milky Way’s Tides & # 8221 deur Omid Sameie, Hai-Bo Yu, Laura V. Sales, Mark Vogelsberger en Jesús Zavalar, 8 April 2020, Fisiese oorsigbriewe.
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.124.141102
Yu, Sales en Sameie het deelgeneem aan die studie deur Mark Vogelsberger van die Massachusetts Institute of Technology en Jesús Zavala van die Universiteit van Ysland. Sameie is die eerste skrywer van die navorsingsartikel.
Satellietstelsels van die Melkweg help om die teorie van donker materie te toets
'N Navorsingspan onder leiding van fisici aan die Universiteit van Kalifornië, Riverside, rapporteer dat klein satellietstelsels van die Melkweg gebruik kan word om fundamentele eienskappe van' donker materie 'te toets — nie-gloeiende materiaal wat vermoedelik 85% van die materie in die heelal uitmaak.
Met behulp van gesofistikeerde simulasies toon die navorsers 'n teorie genaamd selfinteraksie van donker materie, of SIDM, wat uiteenlopende verdeling van donker materie in Draco en Fornax, twee van die meer as 50 satellietstelsels van die Melkweg, op 'n dwingende manier kan verklaar.
Die heersende donker materie teorie, genaamd Cold Dark Matter, of CDM, verklaar 'n groot deel van die heelal, insluitend hoe strukture daarin na vore kom. Maar 'n lang uitdaging vir CDM was om die uiteenlopende verdeling van donker materie in sterrestelsels te verklaar.
Die navorsers, onder leiding van UC Riverside se Hai-Bo Yu en Laura V. Sales, het die evolusie van SIDM "subhalo's" in die "getyveld" van die Melkweg bestudeer - die gradiënt in die swaartekragveld van die Melkweg waarin 'n satellietstelsel voel die vorm van 'n getykrag. Subhalo's is donkermateriaalknoppe wat die satellietstelsels huisves.
"Ons het gevind dat SIDM uiteenlopende verdeling van donker materie in die stralings van Draco en Fornax kan lewer, in ooreenstemming met waarnemings," het Yu, 'n medeprofessor in fisika en sterrekunde en 'n teoretiese fisikus met kundigheid in deeltjie-eienskappe van donker materie, gesê. "In SIDM lei die interaksie tussen die subhalo's en die Melkweg se getye tot meer uiteenlopende verdeling van donker materie in die binneste streke van subhalo's, in vergelyking met hul CDM-eweknieë."
Draco en Fornax het teenoorgestelde uiterstes in hul innerlike donker materie-inhoud. Draco het die hoogste digtheid van die donker materie onder die nege helder Melkweg-satellietstelsels, Fornax het die laagste. Met behulp van gevorderde astronomiese metings het astrofisici onlangs hul baanbane in die getygebied van die Melkweg gerekonstrueer.
"Ons uitdaging was om die oorsprong van Draco en Fornax se uiteenlopende verdeling van donker materie te verstaan in die lig van hierdie pasgemete baanbane," het Yu gesê. "Ons het gevind dat SIDM 'n verduideliking kan bied nadat hy sowel gety-effekte as selfinteraksies met donker materie in ag geneem het."
Studieresultate verskyn in Fisiese oorsigbriewe.
Die siaan-kolle verteenwoordig gesamentlik die satelliet. Die melkwegstelsel is op die kruising van die pienk stippellyne (middel van die animasie). Die evolueerde tyd in giga-jare word in die linkerbovenhoek van die animasie getoon. In hierdie video sien ons hoe die satelliet onder die swaartekraginvloed van die gasheer (die Melkweg) draai om die massamiddelpunt van die gasheer. Die satelliet verloor die grootste deel van sy massa na enkele gedeeltes. Dit word getystroop genoem. As die satelliet deur hierdie proses heeltemal vernietig word, word dit getyontwrigting genoem. Die hele simulasie word gedurende 10 giga-jare uitgevoer. Hierdie animasie bestaan uit 100 kiekies. Krediet: Omid Sameie
Donker materie se aard bly grotendeels onbekend. Anders as normale materie, absorbeer, weerkaats dit nie of straal dit nie uit nie, wat dit moeilik opspoor. Die identifisering van die aard van donker materie is 'n sentrale taak in deeltjiesfisika en astrofisika.
In CDM word aanvaar dat deeltjies van donker materie botsingsloos is, en elke sterrestelsel sit binne 'n donker materie-stralekrans wat die gravitasie-steier vorm wat dit bymekaar hou. In SIDM word voorgestel dat donker materie selfwerk deur 'n nuwe donker krag. Daar word aanvaar dat deeltjies van donker materie in die binneste stralekrans met mekaar bots, naby die middestad van die sterrestelsel - 'n proses wat donker materie selfinteraksie genoem word.
"Ons werk toon dat satellietstelsels van die Melkweg belangrike toetse kan bied vir verskillende teorieë oor donker materie," het Sales, 'n assistent-professor in fisika en sterrekunde, en 'n astrofisikus met kundigheid in numeriese simulasies van sterrestelsels gesê. "Ons toon aan dat die wisselwerking tussen donker materie selfinteraksies en getyinteraksies nuwe handtekeninge kan lewer in SIDM wat nie in die heersende CDM-teorie verwag word nie."
In hul werk het die navorsers hoofsaaklik numeriese simulasies, genaamd 'N-liggaamsimulasies', gebruik en waardevolle intuïsie verkry deur analitiese modellering voordat hulle hul simulasies uitgevoer het.
"Ons simulasies openbaar nuwe dinamika wanneer 'n SIDM-subhalo in die getygebied ontwikkel," het Omid Sameie, 'n voormalige UCR-gegradueerde student wat saam met Yu and Sales gewerk het en nou 'n nadoktorale navorser aan die Universiteit van Texas in Austin is, besig met numeriese simulasies van sterrestelsel vorming. "Daar is gedink dat waarnemings van Draco nie in ooreenstemming is met die voorspellings van SIDM nie. Maar ons het gevind dat 'n subhalo in SIDM 'n hoë digtheid van donker materie kan lewer om Draco te verklaar."
Verkope het verduidelik SIDM voorspel 'n unieke verskynsel genaamd 'kern-ineenstorting'. In sekere omstandighede stort die binneste deel van die stralekrans onder die invloed van swaartekrag in en lewer dit 'n hoë digtheid. Dit is in stryd met die gewone verwagting dat donker materie selfinteraksies tot 'n lae-digtheid-stralekrans lei. Volgens Sales het die span se simulasies toestande geïdentifiseer vir die ineenstorting van die kern in subhalo's.
'Om Draco se hoë donkerstofdigtheid te verklaar, moet die aanvanklike halokonsentrasie daarvan hoog wees,' het sy gesê. "Meer donker materie-massa moet in die binneste stralings versprei word. Alhoewel dit geld vir beide CDM en SIDM, kan die kern-ineenstortingsverskynsel slegs vir SIDM voorkom as die konsentrasie hoog is sodat die tydskaal van die ineenstorting minder is as die ouderdom van Aan die ander kant het Fornax 'n lae-gekonsentreerde subhalo, en daarom bly die digtheid daarvan laag. '
Die navorsers het benadruk dat hul huidige werk hoofsaaklik op SIDM fokus en nie 'n kritiese beoordeling doen oor hoe goed CDM Draco en Fornax kan verklaar nie.
Nadat die span numeriese simulasies gebruik het om die dinamiese wisselwerking tussen selfinteraksies tussen donker materie en getyinteraksies behoorlik in ag te neem, het die navorsers 'n opvallende resultaat waargeneem.
"Die sentrale donker saak van 'n SIDM-subhalo kan toeneem, in teenstelling met die gewone verwagtinge," het Sameie gesê. "Dit is belangrik dat ons simulasies die toestande identifiseer waarop hierdie verskynsel in SIDM kan voorkom, en ons wys dat dit die waarnemings van Draco kan verklaar."
Die navorsingspan beplan om die studie uit te brei na ander satellietstelsels, insluitend ultravyfe sterrestelsels.
Dans met reuse: dinamika van dwerg-satellietstelsels
Dwerg-satellietstelsels in die Melkweg voer ander danse uit as wat navorsers aanvanklik verwag het. Marius Cautun van die Durham Universiteit het 'n Marie Curie-toekenning ontvang om die raaisels van hierdie orbitale dans te ontrafel. Op 1 Oktober 2018 begin hy met sy navorsing aan die Leiden Observatory.
Reuse sterrestelsels soos ons eie Melkweg word omring deur 'n groot aantal flou sterrestelsels, sogenaamde dwergstelsels. Hierdie dwerge voer 'n komplekse wenteldans rondom hul ouerstelsels uit. Hierdie dans is ietwat soortgelyk aan die beweging van die Jupiter-mane rondom hul reuse-planeet. Teoretiese modelle het voorspel dat hierdie dans uit ewekansige georiënteerde elliptiese bane bestaan. Waarnemings onthul egter nou die teenoorgestelde: die meeste Melkwegsatellietstelsels wentel almal in dieselfde vlak en het wentelbane wat baie sirkeler is as wat verwag is.
'Dit is 'n groot probleem wat nie 'n antwoord het nie', sê Cautun. 'Dit kan 'n fundamentele uiteensetting van die huidige kosmologiese model aandui. Of alternatiewelik dat ons eie sterrestelsel baie atipies is: 'n 1 in 'n 1000-stelsel. ' Daar kan nog nie studies gedoen word na dwerg-satellietbane vir ander reusagtige sterrestelsels, soos ons naaste buurman die Andromeda-sterrestelsel nie. Daarom is die enigste opsie om die Melkweg nader te ondersoek.
Cautun hoop dat sy navorsing baanbrekende nuwe insigte in die abnormale dinamika van die Melkwegsatelliete sal lewer en die vormingsgeskiedenis van ons sterrestelsel sal ontdek. Cautun sal eers ondersoek instel na die verskynsels wat aanleiding gee tot die atipiese wentelbane van die satellietstelsels. Die satellietstelsels vorm 'n entjie weg van die Melkweg en word dan in die donker materiehalo van ons eie sterrestelsel toegeneem. 'Hierdie aanwas van satelliete vind plaas in voorkeurrigtings, die sogenaamde filamente van die kosmiese web. Ek sal bestudeer in hoeverre hierdie proses korrelasies in die wentelbane van satellietstelsels veroorsaak, 'verduidelik Cautun.
Tweedens het huidige studies slegs die wentelbane van helder Melkweg-satelliete ontleed. Swakker dwergsatelliete moet egter ook belangrike leidrade bevat. Rondom ons sterrestelsel is meer as 40 van sulke voorbeelde bekend. Met behulp van die modernste melkwegvormingsmodelle sal Cautun gedetailleerde kosmologiese simulasies uitvoer om die verspreiding van baie flou Melkwegsatelliete te voorspel. 'Vervolgens sal ek hierdie modelvoorspellings met waarnemings vergelyk om 'n ongekende toets te maak van die huidige kosmologiese paradigma. Dieselfde simulasies is ook noodsaaklik om die aard van modelle vir donker materie en sterrestelselvorming te toets. '
Toon die wentelbane van satellietstelsels die invloed van donker materie? - Sterrekunde
Self-konsekwente simulasies van die dinamiese evolusie van satellietstelsels met 'n lae massa sonder donker materie op verskillende bane wat in wisselwerking is met 'n uitgebreide Galaktiese donker stralekrans word beskryf. Die berekeninge duur baie omwentelingsperiodes tot lank nadat die satelliet ontbind is. In alle gevalle konvergeer die dinamiese evolusie na 'n oorblyfsel wat ongeveer 1 persent van die aanvanklike satellietmassa bevat. Die stabiele oorskot is die gevolg van ernstige getyvorming van die aanvanklike satelliet. Vir 'n waarnemer van die aarde lyk hierdie oorblyfsels opvallend soortgelyk aan die Galaktiese dwerg-sferoïede satellietstelsels. Hul skynbare massa-tot-lig-verhoudings is baie groot, ondanks die feit dat dit geen donker materie bevat nie. Hierdie berekeninge toon dat 'n oorblyfsel sonder donker materie groter siglyndispersies met siglyn σ vertoon vir meer eksentrieke wentelbane, wat die gevolg is van projeksie op die waarnemingsvlak. As ons aanvaar dat hulle nie oorheers word deur donker materie nie, volg dit dat die Galactic dSph-satelliete met σ & gt 6 km / s orbitale eksentrisiteite van e & gt 0,5 moet hê. Sommige oorblyfsels het 'n substruktuur langs die siglyn wat sigbaar is in die morfologie van die horisontale tak.
'N Studie oor die ruimtelike verspreiding van satellietstelsels in donker materiehalo's in 'n N-liggaam numeriese simulasie ☆, ☆☆
Ons het die ruimtelike verdeling van die satellietstelsels in verskillende donker materie-halo's gepas wat verkry is uit 'n N-liggaam numeriese simulasie met 'n triaksiale ellipsoïde, en gebruik dan die aksiale verhouding van die passende ellipsoïde om die vlakheid van die verdeling te meet. Deur die aksiale verdelingsverdelings onder verskillende toestande te vergelyk, het ons die effekte van verskillende faktore op die berekende resultaat geanaliseer, soos die aantal satellietmonsters, die seleksiemetode van monstermonsters, en die normalisering van die radiale verspreiding van die monster. daarna het ons die korrelasie tussen die klein as van die gepaste ellipsoïde en die oriëntasie van die grootskaalse struktuur waar die donker materie-stralings bestaan, ontleed. Ons het gevind dat of die radiale verspreiding van die monster genormaliseer is, 'n taamlike groot invloed op die resultaat sal hê, en dat die klein as van die gepaste ellipsoïde van die halo in 'n grootskaalse filamentstruktuur meer loodreg op die rigting van die gloeidraadstruktuur en die kleinas van die pas ellipsoïde van die stralekrans in 'n grootskaalse velstruktuur is meer geneig om parallel te wees met die normale rigting van die bladstruktuur.
Teorieë oor donker materie uitgedaag deur satellietontdekking
'N Uitgestrekte versameling sterrestelsels en sterretrosse rondom ons eie Melkweg daag lang teorieë oor die bestaan van donker materie uit, die geheimsinnige stof wat deur die heelal gedink word.
Volgens sterrekundiges aan die Universiteit van Bonn in Duitsland, is die struktuur van satellietstelsels en sterretrosse rondom die Melkweg so groot dat dit oor 'n miljoen ligjare strek - tien keer so breed soos die Melkweg self. .
Wetenskaplikes sê dat bestaande materie-teorieë nie die ordening van hierdie kosmiese voorwerpe verklaar nie.
'Dit lyk asof ons model die teenwoordigheid van donker materie in die heelal uitsluit, wat 'n sentrale pilaar van die huidige kosmologiese teorie bedreig,' het Pavel Kroupa, 'n professor in sterrekunde aan die Universiteit van Bonn, gesê. "Ons sien dit as die begin van 'n paradigmaskuif, een wat ons uiteindelik sal lei tot 'n nuwe begrip van die heelal waarin ons woon."
Donker materie is 'n onsigbare stof wat vermoedelik ongeveer 23 persent van die heelal uitmaak. Terwyl donker materie nooit direk opgespoor is nie, word dit afgelei op grond van die swaartekrageffekte daarvan.
Sterrekundiges skat dat die melkweg 300 000 miljoen sterre bevat, benewens uitgebreide "arms" van gas en stof wat uitreik in 'n plat skyf wat strek vanaf die sentrale balk van die sterrestelsel. Die grootste deel van die melkweg is ongeveer 100.000 ligjaar breed, wat beteken dat 'n ligstraal 100.000 jaar sal neem om daaroor te reis.
'N Aantal kleiner satellietstelsels en stywe bolvormige bondels antieke sterre, genoem bolvormige trosse, wentel op verskillende afstande van die hoofdeel van die Melkweg. [Pragtige foto's van ons melkwegstelsel]
'N Foto van die kosmos
In die nuwe studie het navorsers opgemerk dat die verskillende voorwerpe in 'n vlak loodreg op die Melkweg se galaktiese skyf versprei word. Die massiewe, nuut ontdekte struktuur strek van so naby as 33 000 ligjare weg van die middelpunt van die Melkweg tot 1 miljoen ligjare van die sentrum af.
Deur data uit 'n verskeidenheid bronne saam te voeg om 'n sensus van ons melkwegomgewing saam te stel, het die wetenskaplikes gevind dat die gebied rondom die Melkweg helder "klassieke" satellietstelsels bevat, plus flouer sterrestelsels wat onlangs opgespoor is, en bolvormige trosse.
"Nadat ons ons ontleding voltooi het, het 'n nuwe beeld van ons kosmiese omgewing ontstaan," het die hoofskrywer van die studie, Marcel Pawlowski, 'n doktor. student aan die Universiteit van Bonn, in 'n verklaring gesê.
Die astronome was ook verbaas oor die rangskikking van die kosmiese voorwerpe. "Ons was verbaas oor hoe goed die verspreiding van die verskillende soorte voorwerpe met mekaar ooreengekom het," het Kroupa gesê
Terwyl die verskillende metgeselle om die Melkweg wentel, stort hulle materiaal, sterre en soms gas, wat lang strome langs hul pad laat, het die navorsers verduidelik. Die resultate van die nuwe studie toon dat hierdie verlore materiaal ook in lyn is met die vlak van die sterrestelsels en bolvormige trosse.
"Dit illustreer dat die voorwerpe nie net tans in hierdie vlak geleë is nie, maar dat dit ook daarin beweeg," het Pawlowski gesê. "Die struktuur is stabiel."
Bestaande teorieë oor donker materie kan hierdie galaktiese opset nie voldoende verklaar nie, het die navorsers gesê.
"In die standaardteorieë sou die satellietstelsels as individuele voorwerpe gevorm het voordat hulle deur die Melkweg gevang is," het Kroupa gesê. "Aangesien hulle uit baie rigtings sou gekom het, is dit byna onmoontlik vir hulle om in so 'n dun vlakstruktuur versprei te word."
Tekens van 'n antieke sterrestelsel-ongeluk?
Die waarnemings deur Pawlowski en sy kollegas dui daarop dat ander magte die onverwagse rangskikking van satellietstelsels rondom die Melkweg veroorsaak het.
"Die satellietstelsels en trosse moes in een groot gebeurtenis saam gevorm het, 'n botsing van twee sterrestelsels," het Jan Pflamm-Altenburg, 'n postdoktorale navorser, in 'n verklaring gesê.
Sulke sterrestelselsbotsings is relatief algemeen, en lei gewoonlik tot groot stukke sterrestelsels wat deur sterk swaartekrag- en getykragte uitgeskeur word. Volgens die navorsers vorm hierdie gewelddadige interaksies soms sterte wat die geboorteplek word van nuwe voorwerpe soos sterretrosse en dwergstelsels.
"Ons dink dat die Melkweg in 'n verre verlede met 'n ander sterrestelsel gebots het," het Pawlowski gesê. "Die ander sterrestelsel het 'n deel van sy materiaal verloor, materiaal wat toe ons sterrestelsel se satellietstelsels gevorm het, en die jonger bolvormige trosse en die bult in die galaktiese middelpunt. Die metgeselle wat ons vandag sien, is die puin van hierdie 11-miljard jaar oue botsing. "
Die bevindinge van die studie word in die tydskrif Monthly Notices of the Royal Astronomical Society uiteengesit.
Satellietstelsels van Centaurus 'n Tartende donker materie-model
Die meeste klein satellietstelsels wat om die groot sterrestelsel Centaurus A wentel, draai in dieselfde rigting in 'n goed gedefinieerde vlak. Hierdie gekoördineerde beweging is in stryd met die voorspellings wat gemaak word deur die CDM-model (cold dark matter) van struktuurvorming in die heelal. Die bevinding is gemaak deur 'n internasionale groep sterrekundiges en stem ooreen met vorige waarnemings in die Melkweg en Andromeda-sterrestelsels. Die span stel voor dat hierdie vreemde waarnemings astrofisici moet aanspoor om alternatiewe vir CDM te oorweeg. Ander astrofisici is egter versigtig en vermoed dat die resultate uiteindelik binne die donker materie-paradigma verklaar sal word.
Konvensionele wysheid sê dat 'n netwerk filamente van donker materie in die heelal deurdring. Groot sterrestelsels vorm en groei namate veelvoudige dwergstelsels langs hierdie filamente ingetrek word. & # 8220Die satelliet [sterrestelsels] sal vanuit verskillende rigtings in die potensiaal van hul gasheerstelsels val, & # 8221 verduidelik die spanlid Oliver Müller van die Universiteit van Basel in Switserland. & # 8220Hulle het al hierdie verskillende aanvanklike rigtings, so hulle sal al die verskillende wentelbane hê, & # 8221 voeg hy by. Waarnemings toon egter dat die meeste satellietstelsels rondom die Melkweg en die nabygeleë Andromeda-sterrestelsel in enkelvlakke wentel. & # 8220Daar was verduidelikings wat gesê het: & # 8216O, nou ja: ons plaaslike groep - wat bestaan uit die Melkweg en Andromeda - is net 'n eienaardige geval, 'verduidelik Müller.
Ryk vergadering
In the new research, Müller and colleagues in Germany, the US and Australia, looked at satellite galaxies in the Centaurus group. This is a rich assembly of satellite galaxies orbiting the large elliptical galaxy Centaurus A, which is 13 million light-years from Earth – about four times distant as the Andromeda galaxy. Previous research had established that the satellite galaxies lay in a single plane. To measure the motions of the satellites, the team used optical measurements from the Hubble Space Telescope to locate the position of several satellite galaxies in this plane. They then used ground-based radio astronomy measurements of specific atomic transition lines in the galaxies’ emission spectra.
Of the 16 galaxies that the researchers analysed, 14 followed a pattern whereby those on one side of Centaurus A were red shifted relative to Centaurus A, whereas those on the other side were relatively blue shifted. This suggests that the 14 were all rotating in the same direction. If the orbits had been random, the chance that 14 or more would have ended up rotating in the same direction was just 0.42%.
Simulations suggest that the apparently common occurrence of synchronized orbits among the satellite galaxies in galaxy groups could be explained if the host galaxy was formed by the collision and merger between two other galaxies. In this model, the satellite galaxies would not be leftover primordial material from the formation of the host galaxy, but rather debris thrown out by tidal interactions during the merger. Researchers have only recently begun to consider whether such a process could fit within the dark-matter model or whether an entirely new model of cosmological structure would be required, says Müller.
Perpendicular motion
“I think that their findings are interesting and extend some hints of problems that we’re seeing with other results into a new regime,” says astronomer Michael Boylan-Kolchin of the University of Texas at Austin. However, he cautions against assuming that the dark-matter model necessarily predicts the distribution of satellite galaxies would be random: “In [the dark-matter model] the structure around Centaurus A also depends on the details of the structures on much larger scales,” he explains. He suggests a useful follow-up study would be to look for motion perpendicular to the planes to find out whether the planes are stable over time: “It’s very difficult to do,” he says, “but it’s certainly possible for Andromeda with the Hubble Space Telescope”.
“It’s very puzzling, and very interesting – and it may possibly have something to say about the dark sector,” agrees astronomer Rodrigo Ibata of the Observatory of Strasbourg in France. He suggests that astronomers will still want further confirmation in other systems, but that, assuming the results hold up, he suspects a tweak to one of the underlying assumptions about galaxy formation will make the results seem less improbable. “But the whole thing may be much more interesting,” he says. “It may be that there’s something inherent about the way gravity works that we’re missing here, and on galactic scales, there’s some funky stuff that happens.”
6 CONCLUSION
We have discussed several effects that need to be considered when investigating satellite galaxy planes like the DoS. In particular, conclusions need to have a statistical basis, which mandates that the significance of satellite alignments be determined. Observational biases can strongly affect the spatial distribution of satellite galaxies, and must not be ignored in comparisons to models or simulations. Measurement errors such as for proper motions need to be considered, especially since they affect any attempts to determine the dynamical stability of the DoS via orbit integrations. Showing that the most likely proper motions results in a dispersing satellite plane is not sufficient to rule out the hypothesis that the DoS is a long-lived structure, because if it is kinematically coherent, any errors in the simulated orbits are guaranteed to falsely decrease the system's coherence over time. We have also argued that it is helpful to interpret simulation results by comparing them with an alternative model of isotropically distributed satellite velocities.
The Core of the Argument
The authors show that gas clumps formed in dwarf galaxies with unstable gas discs are enough to transform a cuspy dark matter profile into a cored profile long before stars ever form. The authors predict that this mechanism should operate in all dwarf galaxies. Therefore, they argue that any dwarf galaxy today with stars has most likely undergone this transformation, and any dwarf galaxy with stars will likely not have a cuspy dark matter profile. However, the authors acknowledge that their model requires the gas clumps to survive for a few hundred million years. The lifetime of clumps like these is poorly understood. Current research shows that they can last for a few hundred millions of years, but that they may also be destroyed after only a few tens of millions of years. Further research on the lifetime of these clumps will help determine the feasibility of this model. However, this model represents a possible solution to the disagreement between dark matter cosmological simulations and observations of dark matter in our Universe.
