Nové pozorovania z Hubbleovho teleskopu by mohli potvrdiť vedúcu teóriu o temnej hmote

(NASA, ESA, A. Nierenberg/JPL a T. Treu/UCLA)

Nová technika využívajúca Hubblov vesmírny teleskop a funkciu všeobecná relativita odhalil najmenšie zhluky temná hmota niekedy identifikované - až 100 000-krát menej hmotné ako halo temnej hmoty galaxie Mliečna dráha.

A tieto (pomerne) malinké zhluky tmavej hmoty pekne súhlasia s jednou z popredných teórií temnej hmoty – čo astronómovia nazývajú studená tmavá hmota .

'Urobili sme veľmi presvedčivý pozorovací test pre model studenej tmavej hmoty a obstál na výbornú,' povedal astrofyzik Tommaso Treu z Kalifornskej univerzity v Los Angeles.



V skutočnosti nevieme, čo je temná hmota. Nevieme to priamo zistiť. Čo vieme je, že vesmír sa nespráva úplne tak, ako by mal, ak aplikujeme našu súčasnú fyziku na to, čo môžeme priamo pozorovať. Hviezdy na vonkajších okrajoch galaxií sa napríklad pohybujú rýchlejšie, ako by mali, akoby pod vplyvom nejakej neviditeľnej hmoty.

Túto hmotu nazývame „temná hmota“ a existuje niekoľko hypotéz, ako to funguje. Medzi nimi je horúca temná hmota – kde „horúce“ znamená „častice pohybujúce sa blízko rýchlosti svetla“; a studená tmavá hmota, kde „studený“ znamená „častice pohybujúce sa pomalšou ako relativistickou rýchlosťou“.

Väčšina pozorovacích dôkazov a súčasných modelov uprednostňuje studenú temnú hmotu, ale prípad nie je ani zďaleka vyriešený. Jeden test, ktorý môže poskytnúť vodítko, je, či možno nájsť malé zhluky tmavej hmoty.

Horúca temná hmota, vidíte, by sa pohybovala príliš rýchlo na to, aby umožňovala menšie kúsky. Ak sa temná hmota pohybuje pomalšie - ako v teórii studenej temnej hmoty - tieto malé kúsky by tam mali byť.

Nájsť ich však nie je také jednoduché. Pamätáte si trochu o tom, ako to nemôžeme priamo pozorovať? Namiesto toho astronómovia odvodzujú jeho prítomnosť na základe gravitačného vplyvu, ktorý má na pozorovateľnú hmotu okolo seba - napríklad hviezdy, ktoré sa pohybujú príliš rýchlo okolo vonkajších okrajov galaxií.

Ďalšia vec, ktorú ovplyvňuje gravitácia, je svetlo. Ak je medzi nami a zdrojom svetla niečo skutočne masívne, ako napríklad kopa galaxií, gravitačný vplyv tohto zoskupenia zakriví časopriestor, ohýba dráhu svetla a vytvára viacero obrazov svetelného zdroja.

(NASA, ESA a D. Player/STScI)

Toto sa volá gravitačné šošovky , efekt predpovedaný Einsteinovou všeobecnou teóriou relativity. V zriedkavých prípadoch sú príslušné objekty usporiadané tak, že okolo objektu šošovky vznikajú štyri skreslené obrazy. Toto sa nazýva an Einsteinov kríž .

Zaujíma vás, čo to má spoločné so studenou temnou hmotou? No, tu je naozaj skvelá časť. Gravitačný vplyv malých zhlukov tmavej hmoty by mal byť teoreticky pozorovateľný v rozdieloch nájdených v každom z obrázkov zdroja svetla pozadia, ktoré sú ohnuté okolo šošovky.

Tím teda použil Hubblov vesmírny teleskop na štúdium ôsmich Einsteinových krížových kvasarov, extrémne jasných galaxií poháňaných supermasívnymi čierne diery , gravitačne šošovkované masívnymi galaxiami v popredí.

„Predstavte si, že každá z týchto ôsmich galaxií je obrovská lupa,“ povedal astrofyzik z UCLA Daniel Gilman .

'Malé zhluky tmavej hmoty pôsobia ako malé praskliny na zväčšovacom skle a menia jas a polohu štyroch obrazov kvazaru v porovnaní s tým, čo by ste očakávali, keby bolo sklo hladké.'

Merali, ako je svetlo kvazarov deformované šošovkou. Pozreli sa na zjavný jas a polohu každého zo štyroch obrázkov. A porovnali ich s predpoveďami, ako by mali Einsteinove kríže vyzerať bez temnej hmoty.

Tieto porovnania umožnili tímu vypočítať hmotnosť zhlukov tmavej hmoty, ktoré zmenili obrázky. Zdá sa, že tieto zhluky sú 10 000 až 100 000 krát menšie ako hmotnosť tmavej hmoty v Mliečnej dráhe a okolo nej.

Zistenia samozrejme nevylučujú existenciu horúcej temnej hmoty. (Nehovoriac o dodatočných komplikáciách zmiešaná tmavá hmota , model, ktorý zahŕňa oba typy.) Tieto výsledky však pridávajú solídny dôkaz o existujúcej práci podporujúcej existenciu studenej temnej hmoty.

'Astronómovia už predtým vykonali iné pozorovacie testy teórií temnej hmoty, ale tie naše poskytujú doteraz najsilnejší dôkaz o prítomnosti malých zhlukov studenej tmavej hmoty,' povedala astronómka a fyzička Anna Nierenbergová laboratória Jet Propulsion Laboratory NASA.

'Kombináciou najnovších teoretických predpovedí, štatistických nástrojov a nových pozorovaní z Hubbleovho teleskopu teraz máme oveľa robustnejší výsledok, než bolo možné predtým.'

Výskum bol prezentovaný na 235. stretnutí Americkej astronomickej spoločnosti a publikovaný v Mesačné oznámenia Kráľovskej astronomickej spoločnosti .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.