Abell 383 - Получение полной картины неуловимого предмета (2012-a383)

О видео

Описание

Две команды астрономов использовали данные рентгеновской обсерватории NASA Chandra и других телескопов для картирования распределения темной материи в скоплении галактик, известном как Abell 383, которое находится примерно в 2,3 миллиардах световых лет от Земли. Мало того, что исследователи смогли найти, где темная материя находится в двух измерениях по всему небу, они также смогли определить, как темная материя распределена вдоль линии обзора. Темная материя является невидимым материалом, который не излучает и не поглощает какой-либо тип света, но обнаруживается через его гравитационные эффекты. Несколько линий доказательств указывают на то, что во Вселенной примерно в шесть раз больше темной материи, чем «нормальной» или барионной. Понимание природы этой загадочной материи является одной из выдающихся проблем астрофизики. Скопления галактик являются крупнейшими гравитационно связанными структурами во Вселенной и играют важную роль в исследованиях темной материи и космологии, изучении структуры и эволюции Вселенной. Использование скоплений в качестве темной материи и космологических зондов зависит от способности ученых использовать такие объекты, как Abell 383, для точного определения трехмерных структур и масс скоплений. Недавняя работа над Abell 383 предоставляет одну из самых подробных 3D-фотографий темной материи в скоплении галактик. Обе команды обнаружили, что темная материя растянута как гигантский американский футбол, а не сферическая, как баскетбол, и что точка футбола выровнена близко к линии зрения. Рентгеновские данные (фиолетовые) от Чандры на композитном изображении показывают горячий газ, который на сегодняшний день является доминирующим типом нормальной материи в кластере. Галактики показаны с оптическими данными космического телескопа Хаббла (HST), Очень Большого Телескопа и Sloan Digital Sky Survey, окрашенными в синий и белый цвета. Обе команды объединили рентгеновские наблюдения «нормальной материи» в кластере с информацией гравитационного линзирования, определенной из оптических данных. Гравитационное линзирование — эффект, предсказанный Альбертом Эйнштейном, — заставляет материал в скоплении галактик, как нормальную, так и темную материю, изгибать и искажать оптический свет от фоновых галактик. В некоторых частях изображения искажение сильное, что создает дугообразный вид для некоторых галактик. В других частях изображения искажение является тонким, и статистический анализ используется для изучения эффектов искажения и исследования темной материи. Значительные усилия были направлены на изучение центра скоплений галактик, где темная материя имеет самую высокую концентрацию, и могут быть обнаружены важные подсказки о ее поведении. Оба исследования Abell 383 продолжают эту работу. Команда Андреа Моранди из Тель-Авивского университета в Израиле и Марсо Лимузен из Университета Прованса во Франции и Копенгагенского университета в Дании пришли к выводу, что повышенная концентрация темной материи в центре кластера согласуется с большинством теоретических симуляций. Их данные были получены из изображений HST. Команда во главе с Эндрю Ньюманом из Калифорнийского технологического института и Томмазо Треу из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (UCSB) использовала данные линзирования от HST и японского телескопа Subaru, но добавила наблюдения Кека для измерения скоростей звезд в галактике в центре скопления, что позволило напрямую оценить количество вещества там. Они обнаружили доказательства того, что количество темной материи не достигает своего пика в направлении центра, как предсказывает стандартная модель холодной темной материи. Их статья описывает это как «самый надежный случай», сделанный для такого несоответствия теории. Контрастные выводы, сделанные двумя командами, скорее всего, связаны с различиями в наборах данных и используемом математическом моделировании. Одно важное различие заключается в том, что, поскольку команда Ньюмана и др. использовала информацию о скорости в центральной галактике, они смогли оценить плотность темной материи на расстояниях, которые приближались всего к 6500 световым годам от центра скопления. Моранди и Лимузен не использовали данные о скорости, и их оценки плотности не смогли приблизиться так близко к центру кластера, достигнув 80 000 световых лет. Другое важное отличие заключается в том, что Моранди и Лимузен использовали более подробную модель для 3D-карты темной материи в кластере. Например, они смогли оценить ориентацию темной материи «футбола» в пространстве и показать, что она в основном периферийная, хотя и слегка наклонена относительно линии обзора. Как это часто бывает с передовыми и сложными результатами, для устранения несоответствия между двумя командами потребуется дальнейшая работа. Учитывая важность разрешения тайны темной материи, несомненно, в ближайшие месяцы и годы будет проведено гораздо больше исследований Abell 383 и других подобных объектов. Если относительное отсутствие темной материи в центре Abell 383 подтвердится, это может показать, что необходимо улучшить наше понимание того, как нормальная материя ведет себя в центре скоплений галактик, или это может показать, что частицы темной материи могут взаимодействовать друг с другом, вопреки преобладающей модели. Ньюман и др. Статья была опубликована в выпуске Astrophysical Journal Letter от 20 февраля 2011 года, а статья Моранди и Лимузена была принята к публикации в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества. Другими членами команды Newman и др. были Ричард Эллис из Caltech и Дэвид Сэнд из Las Cumbres Global Telescope Network и UCSB. Fast Facts for Abell 383: Credit Xray: NASA/CXC/Caltech/A.Newman et al/Tel Aviv/A.Morandi & M.Limousin; Optical: NASA/STScI, ESO/VLT, SDSS Release Date March 14, 2012 Scale 7.26 arcmin across (4.84 млн. световых лет) Category Groups & Clusters of Galaxies, Cosmology/Deep Fields/X-ray Background Coordinates (J2000) RA 02h 48m 06.96s | Dec -03° 29' 31.81" Constellation Eridanus Observation Date 3 pointings between Sep and Nov 2000 Obs. ID 524, 2320, 2321 Instrument ACIS References Newman,A. et al. 2011 ApJ 728:L39; arXiv:1101.3553; Morandi, A., Limousin, M. 2011 MNRAS (в печати); arXiv:1108.0769 Цветовой код Рентген (фиолетовый), оптический (белый и синий) Расстояние Оценка около 2,3 миллиарда световых лет