Galaktyka karłowata I Zwicky 18. Źródło zdjęcia: NASA. Kliknij, aby powiększyć
Wskazówki ujawnione przez ostatnio zaostrzony widok Kosmicznego Teleskopu Hubble'a pozwoliły astronomom na mapowanie położenia niewidzialnej „ciemnej materii” z niespotykanymi szczegółami w dwóch bardzo młodych gromadach galaktyk.
Zespół Johns Hopkins University-Space Telescope Science Institute donosi o swoich odkryciach w grudniowym numerze Astrophysical Journal. (Inne, mniej szczegółowe uwagi pojawiły się w wydaniu tej publikacji ze stycznia 2005 r.)
Wyniki zespołu potwierdzają teorię, że galaktyki, które widzimy, formują się w najgęstszych regionach „kosmicznych sieci” niewidzialnej ciemnej materii, podobnie jak piana gromadzi się na falach oceanu, powiedział współautor badań Myungkook James Jee, asystent badań naukowiec na Wydziale Fizyki i Astronomii Henry'ego A. Rowlanda w Krieger School of Arts and Sciences Johnsa Hopkinsa.
„Postępy w technologii komputerowej pozwalają nam teraz symulować cały wszechświat i śledzić koalescencję materii w gwiazdy, galaktyki, gromady galaktyk i niezwykle długie włókna materii od pierwszych stu tysięcy lat do chwili obecnej” - powiedział Jee. „Jednak obserwacja wyników symulacji jest bardzo trudna, ponieważ ciemna materia nie emituje światła”.
Jee powiedział, że zespół zmierzył subtelne „soczewkowanie” grawitacyjne widoczne na zdjęciach Hubble'a? czyli małe zniekształcenia kształtów galaktyk wywołane grawitacją z niewidzialnej ciemnej materii? aby stworzyć szczegółowe mapy ciemnej materii. Obserwacje prowadzili w dwóch gromadach galaktyk, które powstawały, gdy wszechświat był mniej więcej w połowie swojego obecnego wieku.
„Zrobione przez nas zdjęcia wyraźnie pokazują, że galaktyki gromadowe znajdują się w najgęstszych obszarach aureoli ciemnej materii, które na naszych obrazach są renderowane na fioletowo”, powiedział Jee.
Praca potwierdza teorię, że ciemna materia? co stanowi 90 procent materii we wszechświecie? a widoczna materia powinna zlewać się w tych samych miejscach, ponieważ grawitacja ich łączy, powiedział Jee. Stężenia ciemnej materii powinny przyciągać materię widzialną, a tym samym pomagać w tworzeniu świecących gwiazd, galaktyk i gromad galaktyk.
Ciemna materia stanowi jeden z najbardziej zagadkowych problemów współczesnej kosmologii. Niewidoczny, ale niewątpliwie tam? naukowcy mogą zmierzyć jego efekty? jego dokładne cechy pozostają nieuchwytne. Wcześniejsze próby szczegółowego mapowania ciemnej materii za pomocą teleskopów naziemnych były utrudnione przez turbulencje w atmosferze ziemskiej, które zamazywały powstałe obrazy.
„Obserwowanie atmosfery przypomina próbę zobaczenia szczegółów zdjęcia na dnie basenu pełnego fal” - powiedział Holland Ford, jeden ze współautorów gazety i profesor fizyki i astronomii w Johns Hopkins.
Zespół Johns Hopkins-STScI był w stanie pokonać przeszkodę atmosferyczną dzięki zastosowaniu kosmicznego teleskopu Hubble'a. Instalacja Advanced Camera for Surveys w Hubble trzy lata temu była dodatkowym dobrodziejstwem, zwiększając skuteczność wykrywania poprzedniego HST o współczynnik 10.
Zespół skoncentrował się na dwóch gromadach galaktyk (każda zawierająca ponad 400 galaktyk) na południowym niebie.
„Te obrazy były w rzeczywistości przeznaczone głównie do badania galaktyk w gromadach, a nie do soczewkowania galaktyk tła”, powiedział współautor Richard White, astronom STScI, który jest także szefem archiwum danych Hubble'a dla STScI. „Jednak ostrość i czułość obrazów czyniły je idealnymi do tego projektu. Takie jest prawdziwe piękno zdjęć Hubble'a: będą one wykorzystywane przez lata do nowych badań naukowych ”.
Rezultatem analizy zespołu jest seria bardzo szczegółowych, symulowanych komputerowo obrazów ilustrujących położenie ciemnej materii. Według Jee obrazy te dają badaczom niespotykaną dotąd możliwość wnioskowania o właściwościach ciemnej materii.
Zlepiona struktura ciemnej materii wokół galaktyk gromad jest zgodna z obecnym przekonaniem, że cząstki ciemnej materii są „bezkolizyjne”, powiedział Jee. W przeciwieństwie do normalnych cząstek materii, zdaniem fizyków, nie zderzają się one i nie rozpraszają jak kule bilardowe, ale po prostu przechodzą przez siebie.
„Bezkolizyjne cząstki nie bombardują się nawzajem, tak jak robią to dwa atomy wodoru. Gdyby cząstki ciemnej materii były kolizyjne, zaobserwowalibyśmy znacznie gładszy rozkład ciemnej materii, bez żadnych zbrylonych struktur na małą skalę - powiedział Jee.
Ford powiedział, że to badanie pokazuje, że ACS jest wyjątkowo korzystny dla badań soczewkowania grawitacyjnego i z czasem znacznie poprawi zrozumienie powstawania i ewolucji struktury kosmicznej, a także ciemnej materii.
„Jestem niezmiernie wdzięczny, że siedem lat ciężkiej pracy tylu utalentowanych naukowców i inżynierów, którzy stworzyli Zaawansowaną kamerę do badań, zapewnia całej ludzkości głębsze obrazy i zrozumienie początków naszego cudownego wszechświata” - powiedział Ford, który jest główny badacz ACS i lider zespołu naukowego.
Zespół naukowo-techniczny ACS skupia się na Johns Hopkins University i Space Telescope Science Institute na kampusie uniwersyteckim Homewood w Baltimore. Obejmuje także naukowców z innych dużych uniwersytetów w Stanach Zjednoczonych i Europie. ACS został opracowany przez zespół na podstawie kontraktu NASA NAS5-32865, a badania te zostały wsparte grantem NASA NAG5-7697.
Oryginalne źródło: JHU News Release
