Kuvaluotto: Chandra
Chandran röntgenkeskusten ottama uusi kuva auttaa tähtitieteilijöitä ymmärtämään maailmankaikkeuden tumman aineen koostumusta. Röntgenkuvaus osoittaa, että tumman aineen tiheys kasvaa tasaisesti aina galaksin keskipisteeseen saakka, mikä vastaa ”kylmän pimeän aineen” mallin ennusteita. Tämä malli saa nimensä oletuksesta, että tumma-ainepartikkelit liikkuivat hitaasti galaksien muodostuessa ensin, ja ovat vuorovaikutuksessa normaalin aineen kanssa vain painovoiman kautta.
Tähtitieteilijät ovat käyttäneet NASA: n Chandran röntgen observatorion avulla yksityiskohtaisinta koetinta vielä tumman aineen jakautumisesta massiivisessa galaksiklusterissa. Niiden tulokset osoittavat, että noin 80 prosenttia maailmankaikkeuden aineesta koostuu kylmästä pimeästä aineesta - salaperäisistä subatomisista hiukkasista, jotka ovat jääneet tiheästä varhaisesta universumista.
Chandra havaitsi Abell 2029 -nimisen galaksiklusterin, joka sijaitsee noin miljardin valovuoden päässä Maasta. Rypäle koostuu tuhansista galakseista, jotka on verhottu jättimäiseen kuuman kaasun pilveen, ja tumman aineen määrä, joka vastaa yli sata biljoonaa aurinkoa. Tämän klusterin keskellä on valtava, elliptisesti muotoinen galaksi, jonka uskotaan muodostuvan monien pienempien galaksien fuusioista. Röntgenkuvaus osoittaa, että tumman aineen tiheys kasvaa tasaisesti kokonaan klusterin kesk galaksiin. Tämä löytö on yhtä mieltä kylmän pimeän aineen mallien ennusteista ja on vastoin muita pimeän aineen malleja, jotka ennustavat pimeän aineen määrän tasoittumisen klusterin keskellä.
"Olin todella yllättynyt siitä, kuinka hyvin pystyimme mittaamaan pimeän aineen niin syvälle rikkaan klusterin ytimeen", sanoi Aaron Lewis Kalifornian yliopistosta, Irvine, johtava kirjoittaja, joka kuvaa tulosta äskettäin ilmestyneessä The Astrophysical Journal. "Meillä on vielä hyvin vähän käsitystä näiden hiukkasten täsmällisestä luonteesta, mutta tuloksemme osoittavat, että niiden on käytettävä kuin kylmää pimeää ainetta."
Kylmä pimeä aine saa nimensä oletuksesta, että pimeän aineen hiukkaset liikkuivat hitaasti, kun galaksit ja galaksiklusterit alkoivat muodostua. Tumman aineen hiukkaset ovat vuorovaikutuksessa keskenään ja ”normaali” aine vain painovoiman kautta.
Tähtitieteilijöiden menestys asettaa niin tiukkoja rajoituksia tumman aineen jakautumiselle johtui osittain Chandran kyvystä tehdä korkea resoluution voimakkuuden ja lämpötilan kartta, ja osittain siitä, että he valitsivat kohteen. Klusteri ja keskusgalaksi ovat epätavallisen säännölliset, häiriöistä ei ole merkkejä tai on lainkaan.
Klusterin kuuma kaasu pidetään klusterissa ensisijaisesti pimeän aineen painovoiman avulla, joten kuuman kaasun jakautuminen määräytyy pimeän aineen jakauman mukaan. Mittaamalla tarkasti röntgensäteiden jakauma kuumasta kaasusta, astronomit pystyivät tekemään parhaan mahdollisen mittauksen tumman aineen jakautumisesta galaksiklusterin sisäalueella.
"Vaikka Abell 2029 voi olla tylsää tavalliselle ihmiselle katsottavaksi", lehden avustaja David Buote sanoi, "se on puhdas ilo astrofysiikan tutkijoille, koska se mahdollistaa teorian hyvin suoraviivaisen ja tarkan vertailun. havainto.”
Esimerkiksi aiemmat havainnot Hydra A-galaktiklusterista, jonka Larry David teki Harvard-Smithsonian astrofysiikan keskuksesta Cambridgessa, Massachusettsissa ja kollegoilla, löysivät samanlaisen tuloksen, mutta todisteet räjähtävästä toiminnasta keskus galaksissa vaikeuttivat Tee lopulliset päätelmät tumman aineen luonteesta. Abellille 2029 johdettu tumman aineen profiili antaa todisteita siitä, että Hydra-tulokset ovat luotettavia ja ovat tärkeä riippumaton vahvistus kylmän pimeän aineen ennusteille.
John Stocke Coloradon yliopistosta, Boulder, oli myös mukana tässä tutkimuksessa. Chandra tarkkaili Abell 2029: tä ACIS-ilmaisimen avulla 5,6 tuntia 12. huhtikuuta 2000. NASA: n Marshall-avaruuslentokeskus, Huntsville, Ala, hallinnoi Chandra-ohjelmaa NASA: n pääkonttorin avaruustieteellisen toimiston toimistolle Washingtonissa. Northrop Grumman Redondo Beachistä, Kalifornia, entinen TRW, Inc., oli observatorion pääurakoitsija. Smithsonian Astrophysical Observatory ohjaa tiede- ja lentotoimintaa Chandran röntgenkeskuksesta Cambridgessa, Massachusetts.
Alkuperäinen lähde: Chandra-lehdistötiedote
