Dværg galakse I Zwicky 18. Billedkredit: NASA. Klik for at forstørre
Ledetråd afsløret af det for nylig skærpede syn på Hubble-rumteleskopet har gjort det muligt for astronomer at kortlægge placeringen af usynlige “mørke stoffer” i en hidtil uset detalje i to meget unge galakse-klynger.
Et team af Johns Hopkins University-Space Telescope Science Institute rapporterer om sine fund i decemberudgaven af Astrophysical Journal. (Andre, mindre detaljerede observationer blev vist i januar 2005-udgaven af denne publikation.)
Holdets resultater giver troværdighed til teorien om, at galakser, vi kan se, formes i de tætteste regioner i ”kosmiske baner” af usynlig mørk stof, ligesom skum samler sig på toppen af havbølger, sagde studiemedforfatter Myungkook James Jee, assistentforskning videnskabsmand ved Henry A. Rowland Institut for Fysik og Astronomi i Johns Hopkins 'Krieger School of Arts and Sciences.
”Fremskridt inden for computerteknologi tillader os nu at simulere hele universet og følge sammenhængen af stof i stjerner, galakser, klynger af galakser og enormt lange filamenter af stof fra de første hundrede tusinde år til nutiden,” sagde Jee. ”Det er imidlertid meget udfordrende at verificere simuleringsresultaterne observativt, fordi mørkt stof ikke udsender lys.”
Jee sagde, at holdet målte den subtile tyngdekraft “linse”, der fremgår af Hubble-billeder? det vil sige de små forvrængninger af galaksernes former forårsaget af tyngdekraft fra uset mørkt stof? at fremstille sine detaljerede kort over mørke stoffer. De gennemførte deres observationer i to klynger af galakser, der dannede sig, da universet var omkring halvdelen af dets nuværende alder.
”De billeder, vi tog, viser tydeligt, at klyngalakserne er placeret i de tætteste regioner af mørke materiehaloer, som er gengivet i lilla på vores billeder,” sagde Jee.
Værket understøtter teorien om, at mørk materie? som udgør 90 procent af materien i universet? og synlige stoffer skulle samles sammen på de samme steder, fordi tyngdekraften trækker dem sammen, sagde Jee. Koncentrationer af mørkt stof skal tiltrække synligt stof, og som et resultat hjælpe til dannelsen af lysende stjerner, galakser og galakseholdere.
Mørk materie præsenterer et af de mest forvirrende problemer i moderne kosmologi. Usynlig, men uden tvivl der? forskere kan måle dens virkning? dens nøjagtige egenskaber forbliver undvigende. Tidligere forsøg på at kortlægge mørkt stof i detaljer med jordbaserede teleskoper blev handicappet af turbulens i jordens atmosfære, hvilket gjorde de resulterende billeder uskarpe.
”At observere gennem atmosfæren er som at prøve at se detaljerne i et billede i bunden af en swimmingpool fuld af bølger,” sagde Holland Ford, en af avisens medforfattere og en professor i fysik og astronomi ved Johns Hopkins.
Johns Hopkins-STScI-teamet var i stand til at overvinde den atmosfæriske hindring ved hjælp af det rumbaserede Hubble-teleskop. Installationen af Advanced Camera for Surveys i Hubble for tre år siden var en ekstra velsignelse, hvilket øgede opdagelseseffektiviteten af den forrige HST med en faktor på 10.
Holdet koncentrerede sig om to galakse-klynger (der hver indeholder mere end 400 galakser) på den sydlige himmel.
”Disse billeder var faktisk hovedsageligt beregnet til at studere galakserne i klyngerne og ikke linserne af baggrundsgalakserne,” sagde medforfatter Richard White, en STScI-astronom, der også er leder af Hubble-dataarkivet for STScI. ”Men billedernes skarphed og følsomhed gjorde dem ideelle til dette projekt. Det er den rigtige skønhed ved Hubble-billeder: de vil blive brugt i årevis til nye videnskabelige undersøgelser. ”
Resultatet af holdets analyse er en serie af levende detaljerede, computersimulerede billeder, der illustrerer den mørke sags placering. Ifølge Jee giver disse billeder forskere en hidtil uset mulighed for at udlede mørke materiens egenskaber.
Den klumpede struktur af mørkt stof omkring klyngalakserne stemmer overens med den nuværende overbevisning om, at mørke stofpartikler er "kollisionsfrie", sagde Jee. I modsætning til normale stofpartikler, tror fysikere, kolliderer de ikke og spreder sig som billardkugler, men snarere blot passerer gennem hinanden.
”Kollisionsfrie partikler bombarderer ikke hinanden, som to hydrogenatomer gør. Hvis mørke stofpartikler var kollisionskrævende, ville vi observere en meget jævnere fordeling af mørkt stof uden nogen småskala klumpede strukturer, ”sagde Jee.
Ford sagde, at denne undersøgelse viser, at ACS er unikt fordelagtigt ved gravitationslinsestudier og med tiden vil øge forståelsen af dannelsen og udviklingen af den kosmiske struktur såvel som mørkt stof væsentligt.
”Jeg er enormt glad for, at de syv år med hårdt arbejde fra så mange talentfulde videnskabsmænd og ingeniører til at gøre Advanced Camera for Surveys giver hele menneskeheden dybere billeder og forståelser for oprindelsen af vores vidunderlige univers,” sagde Ford, der er hovedundersøger for ACS og leder af videnskabsteamet.
ACS-videnskabs- og ingeniørteamet er koncentreret på Johns Hopkins University og Space Telescope Science Institute på universitetets Homewood-campus i Baltimore. Det inkluderer også forskere fra andre større universiteter i USA og Europa. ACS blev udviklet af teamet under NASA-kontrakten NAS5-32865, og denne forskning blev understøttet af NASA-bevillingen NAG5-7697.
Original kilde: JHU News Release
