Kääpiögalaksi I Zwicky 18. Kuvan luotto: NASA. Klikkaa suurentaaksesi
Äskettäin terävöitetyn Hubble-avaruusteleskoopin näkökulmasta paljastuneet johdotukset ovat antaneet tähtitieteilijöille mahdollisuuden kartoittaa näkymättömän ”pimeän aineen” sijainti ennennäkemättömän yksityiskohtaisesti kahdessa hyvin nuoressa galaksiklusterissa.
Johns Hopkinsin yliopiston avaruusteleskoopin tiedeinstituutin tiimi raportoi havainnoistaan Astrophysical Journal -lehden joulukuun numerossa. (Muut, vähemmän yksityiskohtaiset havainnot ilmestyivät julkaisun tammikuun 2005 numeroon.)
Ryhmän tulokset antavat uskoa teoriaan, jonka mukaan galaksit, joita voimme nähdä muodostumassa näkymättömän pimeän aineen ”kosmisten verkkojen” tiheimmillä alueilla, kuten vaahto kerää valtameren aaltojen päälle, kertoi tutkimuksen avustaja Myungkook James Jee, avustava tutkimus tutkija Henry A. Rowlandin fysiikan ja tähtitieteen laitoksella Johns Hopkinsin Kriegerin taiteiden ja tieteiden koulussa.
"Tietotekniikan edistysaskeleet antavat meille nyt mahdollisuuden simuloida koko maailmankaikkeutta ja seurata aineen yhdentymistä tähtiin, galakseihin, galaksiryhmiin ja valtavasti pitkään ainefilamentteihin ensimmäisestä sadastuhannesta vuodesta nykypäivään", Jee sanoi. "Simulaatiotulosten tarkistaminen on kuitenkin erittäin haastavaa, koska tumma aine ei säteile valoa."
Jee sanoi, että joukkue mittasi Hubble-kuvissa näkyvän hienovaraisen gravitaation "linssin"? toisin sanoen galaksien muotojen pienet vääristymät, jotka ovat aiheuttaneet gravitaation näkymättömästä pimeästä aineesta? tuottaa yksityiskohtaiset tumman aineen kartat. He suorittivat havainnonsa kahdessa galaksiryhmässä, jotka muodostuivat, kun maailmankaikkeus oli noin puoli nykyistä ikäänsä.
"Otamme kuvat osoittavat selvästi, että rypälegalaksit sijaitsevat tumman aineen halogeenien tiheimmillä alueilla, jotka on esitetty kuvioissamme purppuraisena", Jee sanoi.
Teos tukee teoriaa, että tumma aine? mikä muodostaa 90 prosenttia maailmankaikkeuden aineesta? ja näkyvän aineen tulisi liittyä samoihin paikkoihin, koska painovoima vetää ne yhteen, Jee sanoi. Pimeän aineen pitoisuuksien tulisi houkutella näkyvää ainetta, ja sen seurauksena on auttaa muodostamaan valoisat tähdet, galaksit ja galaksiklusterit.
Tumma aine on yksi hämmentävimmistä ongelmista modernissa kosmologiassa. Näkymätön, mutta epäilemättä siellä? tutkijat voivat mitata sen vaikutuksia? sen tarkat ominaisuudet ovat edelleen vaikeat. Aikaisemmat yritykset kartoittaa tumma aine yksityiskohtaisesti maapallolla sijaitsevilla kaukoputkilla vaikeuttivat maan ilmakehän turbulenssia, joka hämärtti tuloksena olevia kuvia.
"Ilmakehän kautta tapahtuva tarkkailu on kuin yrittäisi nähdä kuvan yksityiskohtia aaltoja täynnä olevan uima-altaan pohjassa", kertoi Holland Ford, yksi paperin kirjoittajista ja fysiikan ja tähtitieteen professori Johns Hopkinsista.
Johns Hopkins-STScI -joukkue pystyi pääsemään ilmakehän esteestä käyttämällä avaruuspohjaista Hubble-kaukoputkea. Advanced Camera for Surveys -sovelluksen asentaminen Hubbleen kolme vuotta sitten oli ylimääräinen siunaus, mikä lisäsi edellisen HST: n havaitsemistehokkuutta kertoimella 10.
Joukkue keskittyi kahteen galaksiklusteriin (joista kukin sisältää yli 400 galaksia) eteläisellä taivaalla.
"Nämä kuvat oli tarkoitettu pääasiassa klustereiden galaksien tutkimiseen eikä taustalla olevien galaksien linssien tutkimiseen", kertoi STScI: n tähtitieteilijä Richard White, joka on myös STScI: n Hubble-tietoarkiston päällikkö. ”Kuvien terävyys ja herkkyys tekivät niistä kuitenkin ihanteellisia tähän projektiin. Se on Hubble-kuvien todellinen kauneus: niitä käytetään vuosien ajan uusissa tieteellisissä tutkimuksissa. "
Ryhmän analyysin tulos on sarja elävästi yksityiskohtaisia, tietokoneella simuloituja kuvia, jotka kuvaavat tumman aineen sijaintia. Jeen mukaan nämä kuvat tarjoavat tutkijoille ennennäkemättömän mahdollisuuden päätellä tumman aineen ominaisuuksista.
Pimeän aineen rypistynyt rakenne rypälegalaksejen ympärillä on sopusoinnussa nykyisen uskomuksen kanssa, että tumman aineen hiukkaset ovat ”törmäyksettömiä”, Jee sanoi. Toisin kuin normaalien ainehiukkasten fyysikot uskovat, ne eivät törmää ja siru kuin biljardipalloja, vaan kulkevat yksinkertaisesti toistensa läpi.
”Törmäyksetön hiukkaset eivät pommitta toisiaan, kuten kaksi vetyatomia. Jos tumma-ainepartikkelit olisivat törmäyskohtaisia, havaitsisimme tumman aineen jakautumisen paljon tasaisemmin ilman pienimuotoisia ryppyisiä rakenteita ”, Jee kertoi.
Fordin mukaan tämä tutkimus osoittaa, että ACS on ainutlaatuisesti edullinen painovoimalasilinssitutkimuksissa ja parantaa ajan myötä huomattavasti ymmärrystä kosmisen rakenteen ja tumman aineen muodostumisesta ja kehityksestä.
"Olen erittäin ilahtunut siitä, että niin monien lahjakkaiden tutkijoiden ja insinöörien seitsemän vuoden kova työ edistyneiden tutkimuskameroiden valmistamiseksi tarjoaa koko ihmiskunnalle syvempiä kuvia ja ymmärrystä ihmeellisen maailmankaikkeuden alkuperästä", sanoi Ford, joka on ACS: n päätutkija ja tiederyhmän johtaja.
ACS: n tiede- ja tekniikkatiimi on keskittynyt Johns Hopkins -yliopistoon ja Space Telescope Science Institute -yliopistoon yliopiston Homewood-kampuksella Baltimoressa. Siihen kuuluu myös tutkijoita muista Yhdysvaltojen ja Euroopan suurista yliopistoista. Ryhmä kehitti ACS: n NASA-sopimuksen NAS5-32865 nojalla ja tätä tutkimusta tuki NASA-apuraha NAG5-7697.
Alkuperäinen lähde: JHU-lehdistötiedote
