Pionierskie obserwacje ujawniają fluktuacje ciemnej materii poniżej poziomu galaktyk, potwierdzając teorie o zimnej ciemnej materii i dostarczając nowych informacji na temat powstawania Wszechświata.
Zespół badawczy kierowany przez profesora Kaiki Taro Inoue z Uniwersytetu Kindai (Osaka, Japonia) wykrył wahania w rozmieszczeniu ciemnej materii we Wszechświecie w skalach mniejszych niż masywne galaktyki przy użyciu najpotężniejszego na świecie interferometru radiowego, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array Tablica).Alma), z siedzibą w Republice Chile.
Po raz pierwszy w odległym wszechświecie wykryto przestrzenne fluktuacje ciemnej materii w skali 30 tysięcy lat świetlnych. Wynik ten pokazuje, że zimna ciemna materia[1] Jest to korzystne nawet w skalach mniejszych niż masywne galaktyki i stanowi ważny krok w kierunku zrozumienia prawdziwej natury ciemnej materii. Artykuł zostanie opublikowany w the Dziennik astrofizyczny.
główne punkty
- Obserwacje jednym z największych na świecie interferometrów radiowych ALMA, projekt międzynarodowy.
- Pierwsza detekcja fluktuacji ciemnej materii we Wszechświecie w skali mniejszej niż 30 tysięcy lat świetlnych.
- Ważny krok w kierunku wyjaśnienia prawdziwej natury ciemnej materii.
ALMA wykrywa fluktuacje na małą skalę w rozmieszczeniu ciemnej materii
Uważa się, że ciemna materia, niewidzialna materia, która stanowi większość masy Wszechświata, odegrała ważną rolę w tworzeniu struktur takich jak gwiazdy i galaktyki.[2] Ponieważ ciemna materia nie jest równomiernie rozłożona w przestrzeni, ale skupiona, jej grawitacja może nieznacznie zmienić ścieżkę światła (w tym fal radiowych) pochodzącego z odległych źródeł światła. Obserwacje tego efektu (soczewkowania grawitacyjnego) wykazały, że ciemna materia jest powiązana ze stosunkowo masywnymi galaktykami i gromadami galaktyk, ale sposób jej rozmieszczenia w mniejszych skalach nie jest jeszcze znany.
Zespół badawczy zdecydował się wykorzystać ALMA do obserwacji obiektu oddalonego o 11 miliardów lat świetlnych od Ziemi. Obiekt jest soczewkowanym kwazarem,[3] MGJ0414+0534[4] (zwany dalej „tym kwazarem”).
Wydaje się, że ten kwazar ma czworoboczny obraz ze względu na efekt soczewkowania grawitacyjnego galaktyki na pierwszym planie. Jednakże pozycje i kształty tych pozornych obrazów różnią się od tych obliczonych wyłącznie na podstawie efektu soczewkowania grawitacyjnego galaktyki na pierwszym planie, co sugeruje, że działa efekt soczewkowania grawitacyjnego wynikający z rozkładu ciemnej materii w skalach mniejszych niż masywne galaktyki.
Stwierdzono, że występują przestrzenne wahania gęstości ciemnej materii nawet w skali około 30 tysięcy lat świetlnych, czyli znacznie mniej niż skala kosmiczna (kilkadziesiąt miliardów lat świetlnych). Wynik ten jest zgodny z teoretycznymi przewidywaniami dotyczącymi zimnej ciemnej materii, które przewidują, że skupiska ciemnej materii istnieją nie tylko wewnątrz galaktyk (bladożółty na Ryc. 2), ale także w przestrzeni międzygalaktycznej (pomarańczowy na Ryc. 2).
Efekty soczewkowania grawitacyjnego skupisk ciemnej materii odkryte w tym badaniu są tak małe, że niezwykle trudno je wykryć samodzielnie. Jednak dzięki efektowi soczewkowania grawitacyjnego powodowanego przez galaktykę na pierwszym planie i wysokiej rozdzielczości ALMA byliśmy w stanie po raz pierwszy wykryć te efekty. Dlatego też niniejsze badania są ważnym krokiem w kierunku weryfikacji teorii ciemnej materii i wyjaśnienia jej prawdziwej natury.
Wyniki badań zaprezentowano w artykule zatytułowanym „ALMA Measurement of Lening Power Spectra at 10 kpc wobec Lented Quasar MG J0414+0534” autorstwa KT Inoue et al. w Dziennik astrofizyczny.
Notatki
- Zimna ciemna materia
W miarę rozszerzania się Wszechświata gęstość materii maleje, w związku z czym cząstki ciemnej materii (materia niewidzialna dla światła) nie będą już napotykać innych cząstek i będą miały niezależny ruch, różniący się od ruchu zwykłej materii. W tym przypadku cząstki ciemnej materii, które poruszają się z prędkością znacznie mniejszą niż prędkość światła w stosunku do zwykłej materii, nazywane są zimną ciemną materią. Ze względu na małą prędkość nie są w stanie wymazać wielkoskalowych struktur we wszechświecie. - Tworzenie się struktury we wszechświecie
Uważa się, że we wczesnym Wszechświecie gwiazdy i galaktyki powstały w wyniku grawitacyjnego wzrostu wahań gęstości ciemnej materii oraz gromadzenia się wodoru i helu przyciąganego przez skupiska ciemnej materii. Rozkład ciemnej materii w skalach mniejszych niż masywne galaktyki jest nadal nieznany. - Kwazar
Kwazar to centralny, zwarty obszar galaktyki, który emituje niezwykle jasne światło. Połączony obszar i jego otoczenie zawierają dużą ilość pyłu emitującego fale radiowe. - MGJ0414+0534
MG J0414+0534 znajduje się w kierunku konstelacji Byka, patrząc z Ziemi. Przesunięcie ku czerwieni (wzrost długości fali światła podzielone przez pierwotną długość fali) tego obiektu wynosi z=2,639. Zakłada się, że odpowiednia odległość wynosi 11 miliardów lat świetlnych, biorąc pod uwagę niepewność parametrów kosmologicznych.
Odniesienie: „ALMA pomiar widma siły soczewkowania przy 10 kpc w stronę soczewkowanego kwazara MG J0414+0534” autorstwa Kaiki Taro Inoue, Takeo Minezaki, Satoki Matsushita i Koichiro Nakanishi, 7 września 2023 r., Dziennik astrofizyczny.
doi: 10.3847/1538-4357/aceb5f
Praca ta została wsparta grantem na badania naukowe przyznanym przez Japońskie Towarzystwo Promocji Nauki (nr 17H02868, 19K03937), Japońskie Narodowe Obserwatorium Astronomiczne ALMA Joint Scientific Research Project 2018-07A, taki sam jak ALMA JAPAN Research Fund NAOJ-ALMA-256 i Tajwan MoST.103-2112-M-001-032-MY3, 106-2112-M-001-011, 107-2119-M-001-020, 107-2119- M-001-020.
„Całkowity miłośnik kawy. Miłośnik podróży. Muzyczny ninja. Bekonowy kujon. Beeraholik.”
More Stories
Symetria czasu parzystości zwiększa szybkość przetwarzania sygnału optycznego
Wpływ H2O2 Eustresu na komórki nowotworowe wykryto za pomocą badania mikroskopowego
Rynek białego (naturalnego) wodoru 2024: Trendy i analizy