Przejdź do głównej zawartości

Ciemna materia i masywne galaktyki

Około 85% materii we Wszechświecie ma postać ciemnej materii, której natura nadal pozostaje tajemnicą. Pozostałą część można odnaleźć w atomach. Ciemna materia wykazuje grawitację, ale poza tym w żaden sposób nie wchodzi w interakcje z normalną materią ani nie emituje światła. Astronomowie badający ewolucję galaktyk stwierdzają, że ponieważ ciemna materia jest tak obfita, jednak dominuje w formowaniu się struktur wielkoskalowych we Wszechświecie, takich jak gromady galaktyk.


Mimo, że jest trudna do bezpośredniego wykrycia, ciemna materia może być namierzana poprzez modelowanie czułych obserwacji rozkładów galaktyk w różnym zakresie skali. Galaktyki zwykle znajdują się w centrach ogromnych skupisk ciemnej materii, zwanych halo. Soczewkowanie grawitacyjne bardziej odległych galaktyk przez halo ciemnej materii oferuje wyjątkowo unikalną i potężną próbkę szczegółowego rozkładu ciemnej materii. „Słabe soczewkowanie” powoduje skromne, ale systematyczne deformowanie kształtu galaktyk tła i może dostarczyć solidnych ograniczeń w rozmieszczeniu ciemnej materii w gromadach. „Mocne soczewkowanie” natomiast tworzy wysoce zniekształcone, powiększone i czasami zwielokrotnione obrazy jednego źródła.

W minionej dekadzie obserwacje i symulacje hydrodynamiczne znacznie pogłębiły nasze zrozumienie rozwoju masywnych galaktyk, przy czym obecnie preferowany jest scenariusz dwufazowy. W pierwszym kroku masywne jądra dzisiejszych galaktyk powstają w kosmologicznych czasach od grawitacyjnego zapadania się materii do galaktyk wraz z otaczającym je halo ciemnej materii. Powstawanie gwiazd następnie zwiększa masę gwiazdową galaktyk. Jednak najmasywniejsze galaktyki przechodzą drugą fazę, w której przechwytują gwiazdy z zewnętrznych obszarów innych galaktyk, a gdy proces formowania się gwiazd w nich samych ustanie, faza ta dominuje w ich skupisku. Modele komputerowe i niektóre wyniki obserwacji wydają się potwierdzać ten scenariusz.

Joshua Speagle, astronom z CfA, był członkiem zespołu, który wykorzystał obrazowanie na optycznej długości fali i bliskiej podczerwieni teleskopu Subaru do badania skupisk masywnych galaktyk. Ich technika wykorzystała efekty słabego soczewkowania ponieważ masywne galaktyki mają również bardzo masywne halo ciemnej materii, które zakrzywia światło. Astronomowie zbadali około 3200 galaktyk, których masy gwiazdowe są większe niż masa Drogi Mlecznej. Korzystając z analiz słabego soczewkowania, odkryli, że informacje o historii halo ciemnej materii skupisk masywnych galaktyk są zakodowane w rozkładzie masywnych galaktyk centralnych. Między innymi implikacjami naukowcy pokazują, że w przypadku galaktyk o tej samej masie, te o bardziej wydłużonych kształtach mają zwykle masywniejsze halo ciemnej materii. Wyniki te otwierają nowe drzwi do badania, w jaki sposób masywne galaktyki tworzą się i ewoluują w kosmicznym czasie.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Wykryto największą eksplozję w historii Wszechświata

Naukowcy badający odległą gromadę galaktyk odkryli największą eksplozję obserwowaną we Wszechświecie od czasów Wielkiego Wybuchu. Wybuch pochodził z supermasywnej czarnej dziury w centrum odległej o setki milionów lat świetlnych stąd galaktyki. W trakcie eksplozji zostało uwolnione pięć razy więcej energii, niż przy poprzednim ówczesnym najpotężniejszym wybuchu. Astronomowie dokonali tego odkrycia przy użyciu danych z obserwatorium rentgenowskiego Chandra i XMM-Newton, a także danych radiowych z Murchison Widefield Array (MWA) w Australii i Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) w Indiach. Ten potężny wybuch został wykryty w gromadzie galaktyk Ophiuchus, która znajduje się około 390 mln lat świetlnych stąd. Gromady galaktyk to największe struktury we Wszechświecie utrzymywane razem przez grawitację, zawierające tysiące pojedynczych galaktyk, ciemną materię i gorący gaz. W centrum gromady Ophiuchus znajduje się duża galaktyka zawierająca supermasywną czarną dziurę.

Odkryto najbliższą znaną „olbrzymią planetę niemowlęcą”

Nowonarodzona masywna planeta znajduje się zaledwie 100 parseków od Ziemi. Naukowcy odkryli nowonarodzoną masywną planetę bliższą Ziemi niż jakikolwiek tego typu obiekt w podobnym wieku. Olbrzymia niemowlęca planeta, nazwana 2MASS 1155-7919 b, znajduje się w asocjacji Epsilon Chamaeleontis i leży tylko około 330 lat świetlnych od naszego Układu Słonecznego. „Ciemny, chłodny obiekt, który znaleźliśmy, jest bardzo młody i ma zaledwie 10 mas Jowisza, co oznacza, że prawdopodobnie patrzymy na planetę niemowlęcą, być może wciąż w fazie formowania się. Chociaż zostało odkrytych wiele innych planet podczas misji Kepler i innych podobnych, prawie wszystkie z nich są planetami ‘starymi’. Obiekt ten jest jednocześnie czwartym lub piątym przykładem planety olbrzymiej krążącej tak daleko od swojej gwiazdy macierzystej. Teoretycy usiłują wyjaśnić, w jaki sposób się tam uformowały lub jak tam dotarły” – powiedziała Annie Dickson-Vandervelde, główna autorka pracy. Do odkrycia naukowc

Czy rozwiązano tajemnicę ekspansji Wszechświata?

Badacz z Uniwersytetu Genewskiego rozwiązał naukową kontrowersję dotyczącą tempa ekspansji Wszechświata, sugerując, że na dużą skalę nie jest ono całkowicie jednorodne. Ziemia, Układ Słoneczny, cała Droga Mleczna i kilka tysięcy najbliższych nam galaktyk porusza się w ogromnym „bąblu” o średnicy 250 mln lat świetlnych, gdzie średnia gęstość materii jest o połowę mniejsza niż w pozostałej części Wszechświata. Taka jest hipoteza wysunięta przez fizyka teoretyka z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) jako rozwiązanie zagadki, która od dziesięcioleci dzieli społeczność naukową: z jaką prędkością rozszerza się Wszechświat? Do tej pory co najmniej dwie niezależne metody obliczeniowe osiągnęły dwie wartości różniące się o około 10% z odchyleniem, które jest statystycznie nie do pogodzenia. Nowe podejście usuwa tę rozbieżność bez korzystania z „nowej fizyki”. Wszechświat rozszerza się od czasu Wielkiego Wybuchu, który miał miejsce 13,8 mld lat temu – propozycja po raz pierwszy przeds