Dverg galakse I Zwicky 18. Bildekreditt: NASA. Klikk for å forstørre
Ledetråder avslørt av det nylig skjerpede utsnittet av Hubble-romteleskopet har gjort det mulig for astronomer å kartlegge plasseringen av usynlig “mørk materie” i enestående detaljer i to veldig unge galakse-klynger.
Et team fra Johns Hopkins University-Space Telescope Science Institute rapporterer om funnene i desemberutgaven av Astrophysical Journal. (Andre, mindre detaljerte observasjoner dukket opp i utgaven av januar 2005 av publikasjonen.)
Teamets resultater gir troverdighet til teorien om at galaksene vi kan se, dannes i de tetteste områdene av “kosmiske nett” av usynlig mørk materie, akkurat som skum samler seg på toppen av havbølger, sa studiens medforfatter Myungkook James Jee, assistentforskning forsker ved Henry A. Rowland Institutt for fysikk og astronomi ved Johns Hopkins 'Krieger School of Arts and Sciences.
"Fremskritt innen datateknologi lar oss nå simulere hele universet og følge sammenhevingen av materie til stjerner, galakser, klynger av galakser og enormt lange filamenter av materie fra de første hundre tusen årene til i dag," sa Jee. "Det er imidlertid veldig utfordrende å verifisere simuleringsresultatene observasjonelt, fordi mørk materie ikke avgir lys."
Jee sa at teamet målte den subtile tyngdekraften "linse" som fremgår av Hubble-bilder? det vil si de små forvrengningene av galaksenes former forårsaket av tyngdekraft fra usett mørk materie? å produsere sine detaljerte kart over mørk materie. De gjennomførte observasjonene sine i to klynger av galakser som dannet seg da universet var omtrent halvparten av sin nåværende alder.
"Bildene vi tok viser tydelig at klyngalaksen er plassert i de tetteste områdene av mørke materiehaloer, som er gjengitt i lilla på våre bilder," sa Jee.
Arbeidet styrker teorien om at mørk materie? som utgjør 90 prosent av materien i universet? og synlige stoffer bør samles sammen på samme sted fordi tyngdekraften trekker dem sammen, sa Jee. Konsentrasjoner av mørk materie skal tiltrekke seg synlig materiale, og som et resultat, bidra til dannelse av lysende stjerner, galakser og galaksehlynger.
Mørk materie presenterer et av de mest forvirrende problemene i moderne kosmologi. Usynlig, men utvilsomt der? forskere kan måle effekten? dens eksakte egenskaper forblir unnvikende. Tidligere forsøk på å kartlegge mørk materie i detalj med bakkebaserte teleskoper ble handikappet av turbulens i jordens atmosfære, noe som gjorde de resulterende bildene uskarpe.
"Å observere gjennom atmosfæren er som å prøve å se detaljene i et bilde i bunnen av et svømmebasseng fullt av bølger," sa Holland Ford, en av avisens medforfattere og professor i fysikk og astronomi ved Johns Hopkins.
Johns Hopkins-STScI-teamet var i stand til å overvinne den atmosfæriske hindringen ved bruk av det rombaserte Hubble-teleskopet. Installasjonen av Advanced Camera for Surveys i Hubble for tre år siden var en ekstra velsignelse, noe som økte funneffektiviteten til den forrige HST med en faktor 10.
Teamet konsentrerte seg om to galakse-klynger (hver inneholder mer enn 400 galakser) på den sørlige himmelen.
"Disse bildene var egentlig hovedsakelig ment for å studere galaksene i klyngene, og ikke linsen av bakgrunnsgalaksen," sa medforfatter Richard White, en STScI-astronom som også er sjef for Hubble-dataarkivet for STScI. “Men skarpheten og følsomheten til bildene gjorde dem ideelle for dette prosjektet. Det er den virkelige skjønnheten til Hubble-bilder: de vil bli brukt i årevis til nye vitenskapelige undersøkelser. "
Resultatet av teamets analyse er en serie med levende detaljerte, datasimulerte bilder som illustrerer den mørke materiens beliggenhet. I følge Jee gir disse bildene forskere en enestående mulighet til å utlede egenskaper til mørk materie.
Den klumpede strukturen av mørk materie rundt klyngalaksen er i samsvar med den nåværende troen på at mørkstoffpartikler er "kollisjonsfrie," sa Jee. I motsetning til normalstoffpartikler, mener fysikere, kolliderer de ikke og sprer seg som biljardkuler, men går ganske enkelt gjennom hverandre.
“Kollisjonsfrie partikler bombarderer ikke hverandre, slik to hydrogenatomer gjør. Hvis mørkstoffpartikler var kollisjonerende, ville vi observert en mye jevnere fordeling av mørk materie, uten noen småskala klumpete strukturer, ”sa Jee.
Ford sa at denne studien viser at ACS er unikt fordelaktig for gravitasjonslinsestudier og over tid vil øke forståelsen for dannelsen og utviklingen av den kosmiske strukturen, så vel som for mørk materie.
"Jeg er enormt glad for at de syv årene med hardt arbeid av så mange dyktige forskere og ingeniører for å lage Advanced Camera for Surveys gir hele menneskeheten dypere bilder og forståelser av opprinnelsen til vårt fantastiske univers," sa Ford, som er hovedetterforsker for ACS og leder av vitenskapsteamet.
ACS-forsknings- og ingeniørteamet er konsentrert ved Johns Hopkins University og Space Telescope Science Institute på universitetets Homewood-campus i Baltimore. Det inkluderer også forskere fra andre store universiteter i USA og Europa. ACS ble utviklet av teamet under NASA-kontrakten NAS5-32865 og denne forskningen ble støttet av NASA-bevilgningen NAG5-7697.
Originalkilde: JHU News Release
