Źródło zdjęcia: Chandra
Nowe zdjęcie wykonane przez obserwatorium rentgenowskie Chandra pomaga astronomom zrozumieć skład ciemnej materii we Wszechświecie. Dane rentgenowskie pokazują, że gęstość ciemnej materii rośnie płynnie aż do środka galaktyki, co odpowiada przewidywaniom modelu „zimnej ciemnej materii”. Model ten bierze swoją nazwę od założenia, że cząstki ciemnej materii poruszały się powoli, gdy galaktyki powstały po raz pierwszy, i oddziałują z normalną materią tylko poprzez grawitację.
Astronomowie wykorzystali obserwatorium rentgenowskie Chandra NASA do stworzenia najbardziej szczegółowej jak dotąd sondy rozkładu ciemnej materii w masywnej gromadzie galaktyk. Ich wyniki wskazują, że około 80 procent materii we wszechświecie składa się z zimnej ciemnej materii - tajemniczych subatomowych cząstek pozostałych z gęstego wczesnego wszechświata.
Chandra zaobserwowała gromadę galaktyk zwaną Abell 2029, położoną około miliarda lat świetlnych od Ziemi. Gromada składa się z tysięcy galaktyk otoczonych gigantyczną chmurą gorącego gazu i ilości ciemnej materii odpowiadającej ponad stu bilionom słońc. W centrum tej gromady znajduje się ogromna galaktyka o eliptycznym kształcie, która, jak się uważa, powstała z połączenia wielu mniejszych galaktyk. Dane rentgenowskie pokazują, że gęstość ciemnej materii rośnie płynnie aż do centralnej galaktyki gromady. Odkrycie to zgadza się z przewidywaniami modeli zimnej ciemnej materii i jest sprzeczne z innymi modelami ciemnej materii, które przewidują wyrównanie ilości ciemnej materii w centrum gromady.
„Byłem naprawdę zaskoczony, jak dobrze udało nam się zmierzyć ciemną materię tak głęboko w jądro bogatej gromady” - powiedział Aaron Lewis z University of California, Irvine, główny autor artykułu opisującego wyniki w ostatnim numerze Astrophysical Journal. „Wciąż mamy bardzo mało pojęcia o dokładnej naturze tych cząstek, ale nasze wyniki pokazują, że muszą one zachowywać się jak zimna ciemna materia”.
Zimna ciemna materia bierze swoją nazwę od założenia, że cząstki ciemnej materii poruszały się powoli, gdy galaktyki i gromady galaktyk zaczęły się formować. Cząstki ciemnej materii oddziałują ze sobą i „normalna” materia tylko poprzez grawitację.
Sukces astronomów w nałożeniu tak ścisłych ograniczeń na rozkład ciemnej materii był częściowo spowodowany zdolnością Chandry do sporządzenia mapy intensywności i temperatury o wysokiej rozdzielczości, a częściowo przez wybór celu. Gromada i centralna galaktyka są niezwykle regularne, z niewielkimi lub żadnymi oznakami zakłóceń.
Gorący gaz w gromadzie jest utrzymywany w gromadzie głównie przez grawitację ciemnej materii, więc rozkład gorącego gazu jest określony przez rozkład ciemnej materii. Dokładnie mierząc rozkład promieni rentgenowskich z gorącego gazu astronomowie byli w stanie wykonać jak dotąd najlepszy pomiar rozkładu ciemnej materii w wewnętrznym obszarze gromady galaktyk.
„Podczas gdy Abell 2029 może być nudny dla przeciętnego człowieka, na który patrzy” - powiedział David Buote, współautor artykułu, „jest to czysta przyjemność dla astrofizyków, ponieważ pozwala na bardzo proste i dokładne porównanie teorii i obserwacja."
Na przykład wcześniejsze obserwacje gromady galaktyk Hydry A, przeprowadzone przez Larry'ego Davida z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics w Cambridge, Massachusetts i współpracownicy, wykazały podobny wynik, ale dowody na aktywność wybuchową w centralnej galaktyce utrudniały wyciągnąć konkretne wnioski na temat natury ciemnej materii. Profil ciemnej materii wydedukowany dla Abell 2029 dostarcza dowodów, że wyniki Hydry są wiarygodne i stanowią ważne niezależne potwierdzenie prognoz zimnej ciemnej materii.
John Stocke z University of Colorado, Boulder był również zaangażowany w te badania. Chandra obserwowała Abella 2029 za pomocą detektora ACIS przez 5,6 godziny 12 kwietnia 2000 r. Marshall Space Flight Center NASA, Huntsville, Ala., Zarządza programem Chandra dla Office of Space Science, NASA Headquarters, Waszyngton. Northrop Grumman z Redondo Beach, Kalifornia, dawniej TRW, Inc., był głównym wykonawcą obserwatorium. Smithsonian Astrophysical Observatory kontroluje naukę i operacje lotnicze z Centrum Rentgenowskiego Chandra w Cambridge, Massachusetts.
Oryginalne źródło: Chandra News Release
