Astronomija

Zavisnost oblika zvijezda i plina u galaksijama od oreola tamne materije

Zavisnost oblika zvijezda i plina u galaksijama od oreola tamne materije


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Proučavao sam o galaksijama različitih oblika. Ali imaju li zvijezde i gasovi u galaksiji različit geometrijski oblik odvojeni jedni od drugih. Koji faktori odlučuju o ovome?

Mislim da masa oreola tamne materije utiče na ove oblike, ali kako? Postoji li veza koja povezuje ovo dvoje?


Zavisnost oblika zvijezda i plina u galaksijama od oreola tamne materije - Astronomija

U ovom radu predstavljamo galaksije zvjezdane i barionske (zvijezde plus hladni plin) masene funkcije (SMF i BMF) i njihovu ovisnost o halo masi za dva skupa podataka ograničena na zapreminu. Prvi, RESOLVE-B, poklapa se s otiskom pruge 82 i izuzetno je potpun do barionske mase M bary ∼ 10 9,1 M ⊙, ispitujući režim patuljaka bogatih plinovima ispod M bary ∼ 10 10 M ⊙. Drugi, ECO, pokriva ∼40 × veću zapreminu (sadrži RESOLVE-A) i potpun je do M bara ∼ 10 9,4 M ⊙. Da bismo konstruirali SMF i BMF, implementiramo novu tehniku ​​„uzorkovanja sa unakrsnim kantama“ sa Monte Carlo uzorkovanjem iz distribucije pune vjerovatnoće zvjezdane ili barionske mase. Naši SMF-ovi pokazuju značajku „visoravan“ koja počinje ispod M zvijezde ∼ 10 10 M ⊙ koja je opisana u prethodnom radu. Međutim, BMF ispunjava ovu značajku i raste kao ravni zakon snage ispod ∼10 10 M ⊙, jer galaksije u kojima dominira plin postaju većina stanovništva. Bez obzira na to, nagib BMF male mase nije tako strm kao teorijski halo MF tamne materije. Štoviše, grupne halo mase dodjeljujemo podudaranjem obilja, otkrivajući da SMF i BMF, razdvojeni u četiri fizički motivirana režima halo mase, otkrivaju složenu strukturu u osnovi jednostavnog oblika ukupnih MF-a. Konkretno, satelitski MF depresivni su ispod MF „grba“ centralne galaksije u grupama mase


Galaxy puzzle

Veliki dio astronomije je proučavanje bitke protiv gravitacije. Zvijezde sjaje kako ne bi podlegle gravitacijskom kolapsu pod vlastitom težinom. Mliječni put se okreće kao sredstvo za podršku gravitaciji. Neke masivnije galaksije pokazuju manje ili nimalo koherentne rotacije, ali imaju slučajne pokrete za uravnoteženje gravitacije. Zbog toga je merenje kretanja galaksija efikasan način za određivanje veličine gravitacionog povlačenja - ili ukupne mase prisutne u određenom prostoru svemira.

Ove godine obilježila se smrt jednog od pionira dinamike galaksija, Vere Rubin. Otkrila je da se vanjska područja obližnjih spiralnih galaksija vrte jednako brzo kao i područja u blizini centra. To je uvelike doprinijelo našoj današnjoj slici tamne materije u svemiru. Kada se rotacijske brzine drže visoko daleko od centralnih područja obližnjih spiralnih galaksija - gdje boravi većina zvijezda - to daje direktan trag da je tamo tamna materija. U stvari, naučnici vjeruju da svaka galaksija ima „oreol tamne materije“ koji obavija njen disk.

Čini se da se tamna materija krije u našoj galaksiji Mliječni put. Bruno Gilli / ESO -, CC BY-SA

Četrdeset godina kasnije i moćni instrumenti na evropskom vrlo velikom teleskopu sada nam omogućavaju sondiranje izuzetno udaljenih galaksija: onih u vrhuncu epohe formiranja galaksija prije 10 milijardi godina. I ne samo to, dubokim izlaganjem možemo sondirati kretanje plina sve do vanjskih diskovnih područja galaksije.

Moje kolege iz Instituta za vanzemaljsku fiziku Max Planck i ja smo uspjeli izvući pojedinačne krivulje rotacije šest drevnih galaksija. A za još 100 galaksija uspjeli smo kombinirati njihova mjerenja u prosječnu krivulju. Oba pristupa dala su isti iznenađujući rezultat: u ranim galaksijama diskova rotacija vanjskih dijelova stalno se smanjuje - što sugerira da tamo ima malo ili nimalo tamne materije da bi se stvari ubrzale.


Naslov: RJEŠITI I EKO: HALO MASOZAVISNI OBLIK GALAXY STELLAR I BARONIČNIH MASNIH FUNKCIJA

U ovom radu predstavljamo galaksije zvjezdane i barionske (zvijezde plus hladni plin) masene funkcije (SMF i BMF) i njihovu ovisnost o halo masi za dva skupa podataka ograničena na zapreminu. Prvi, RESOLVE-B, poklapa se s tragom 82 i izuzetno je potpun do barionske mase M ∼ 10 M , sondiranje plina bogatim patuljastim režimom ispod M ∼ 10 M . Drugi, ECO, pokriva ∼40 × veću zapreminu (sadrži RESOLVE-A) i potpun je do M ∼ 10 M . Da bismo konstruirali SMF i BMF, implementiramo novu tehniku ​​„uzorkovanja sa unakrsnim kantama“ sa Monte Carlo uzorkovanjem iz distribucije pune vjerovatnoće zvjezdane ili barionske mase. Naši SMF-ovi pokazuju značajku „visoravan“ koja počinje ispod M ∼ 10 M to je opisano u prethodnom radu. Međutim, BMF ispunjava ovu značajku i raste kao ravni zakon snage ispod ∼10 M , kako galaksije u kojima dominira plin postaju većina stanovništva. Ipak, nagib BMF male mase nije tako strm kao teorijski halo MF tamne materije. Štoviše, grupne halo mase dodjeljujemo obiljem više i raquo podudaranjem, otkrivajući da SMF i BMF, razdvojeni u četiri fizički motivirana režima halo mase, otkrivaju složenu strukturu u osnovi jednostavnog oblika ukupnih MF-a. Konkretno, satelitski MF depresivni su ispod MF "grba" središnje galaksije u skupinama s masom & lt10 M a strmo se uzdižu u grozdovima. Naši rezultati sugeriraju da su uništavanje i uklanjanje satelita aktivni od trenutka stvaranja novonastalih grupa. Pokazujemo da ključna uloga grupa u oblikovanju MF-ova omogućava rekonstrukciju SMF-a ili BMF-a datog istraživanja na osnovu njegove distribucije halo-mase grupe. & laquo manje


“Nešto nepoznato i neviđeno” & # 8211Veliki objekt tamne materije čini da obližnje zvijezde nestanu

Nešto nepoznato i neviđeno & # 8212 za koju se sumnja da je populacija 'sub-oreola tamne materije' & # 8212 uništava zvijezde u ogromnom plimnom repu najbližeg zvjezdanog jata našem suncu, izvještava ESA. Ovo tanko, izduženo područje zvijezda i međuzvjezdanih plinova proteže se u prostor izvan Mliječnog puta i stvoreno je plimnim silama između galaksija koje su u interakciji. Podaci sa ESA-inog satelita za mapiranje zvijezda Gaia otkrili su dokaze da je nakupina zvijezda Hyades poremećena gravitacijskim utjecajem masivne, ali neviđene strukture u našoj galaksiji.

Treće rano objavljivanje podataka Svemirske opservatorije Gaia izmerilo je udaljenosti stotina miliona objekata udaljenih mnogo hiljada svjetlosnih godina, s tačnošću koja je jednaka mjerenju debljine kose na udaljenosti većoj od 2000 kilometara. Podaci omogućuju astronomima da forenzički analiziraju naše susjedstvo Mliječni put i riješe ključna pitanja o porijeklu i budućnosti naše Galaksije.

Među najstarijim zvijezdama u svemiru

Većina zvijezda u svemiru, uključujući našu životvornu populaciju 1, Sunce glavne sekvence, nastale su u masivnim nakupinama stvorenim nasilnim gravitacijskim kolapsom materije unutar regije velikog molekularnog oblaka. Iako su ove nakupine gradivni blokovi galaksija, njihovo stvarno stvaranje ostaje misterija. Neke od najstarijih zvijezda u svemiru nalaze se u drevnim kuglastim nakupinama koje kruže oko naše matične galaksije. Našim Mliječnim putem kruži više od 150 kuglastih nakupina, svako sa stotinama hiljada, a ponekad i milionima zvijezda. Globularna jata nastala su vrlo rano u ogromnom aureolu koja okružuje embrionalni Mliječni put, oko 2,3 milijarde godina nakon Velikog praska, prije nego što se naša galaksija spljoštila da bi formirala spiralni disk.

Hipotetički subhaloovi tamne materije su područja koja su odvojena od svemirskog širenja i sadrže gravitacijski vezanu materiju koja sadrži nevidljive oblake čestica za koje se smatra da su relikvije iz tvorbe Mliječnog puta. Oni su sada rašireni po galaksiji Mliječni put, čineći nevidljivu podstrukturu koja vrši primjetan gravitacijski utjecaj na sve što se previše približava. Njihovo postojanje, objašnjava ESA, otkriva se promatranjem njihovih efekata na kretanje zvijezda i plina u galaksijama i gravitacijskim sočivima.

Istraživačica ESA-e Tereza Jerabkova i kolege iz ESA-e i Evropske južne opservatorije otkriće su otkrili proučavajući način na koji se obližnje jato zvijezda stapa u opštu pozadinu zvijezda u našoj galaksiji. Ovo se otkriće temeljilo na Gaiainom ranom trećem izdanju podataka (EDR3) i podacima iz drugog izdanja.

Tim je za svoju metu odabrao Hyades, jer je to najbliže zvjezdano jato Suncu, udaljeno nešto više od 153 svjetlosne godine. Promatračima neba lako je vidljiv i na sjevernoj i na južnoj hemisferi kao upadljiv oblik V oblika sjajnih zvijezda koji označava glavu bika u sazviježđu Bika. Pored lako vidljivih sjajnih zvezda, teleskopi otkrivaju stotinjak slabijih u sferičnom svemirskom području, širokom približno 60 svjetlosnih godina.

Zvjezdano jato prirodno će izgubiti zvijezde jer se te zvijezde krećući se unutar nakupine vuku jedna za drugu gravitacijski. Ovo neprestano povlačenje blago mijenja brzine zvijezda, pomičući neke do ivica jata. Odatle, zvijezde mogu biti pometene gravitacijskim povlačenjem galaksije, tvoreći dva dugačka repa.

Jedan rep prati zvijezdasto jato, drugi se izvlači ispred njega, objašnjava ESA. Poznati su kao plimni repovi i široko su proučavani u sudarnim galaksijama, ali ih niko nikada nije vidio iz obližnjeg otvorenog jata zvijezda, sve do vrlo nedavno.

Gaia olakšava otkrivanje zvijezda na nebu koje se kreću na sličan način kao zvijezda u jatu, jer precizno mjeri udaljenost i kretanje više od milijarde zvijezda u našoj galaksiji. "To su dvije najvažnije veličine koje trebamo potražiti plimne repove iz zvijezdanih nakupina u Mliječnom putu", kaže Tereza.

Prethodni pokušaji drugih timova, objašnjava Tezera, nailazili su na ograničen uspjeh, jer su istraživači tražili samo zvijezde koje se u potpunosti podudaraju s kretanjem zvjezdanog jata. Ovo je isključilo članove koji su napustili ranije u historiji od 600–700 miliona godina i tako sada putuju različitim putanjama.

Pravi opseg plimnih repova Hyades

Da bi shvatila opseg orbita koje treba potražiti, Tereza je konstruisala računarski model koji bi simulirao razne poremećaje koje bi zvijezde u nakupinama mogle osjetiti tokom njihovih stotina miliona godina u svemiru. Nakon pokretanja ovog koda, a zatim upoređivanja simulacija sa stvarnim podacima, otkriven je pravi opseg plima Hyades-a. Tereza i kolege pronašli su hiljade bivših članova u podacima Gaia. Te se zvijezde sada protežu hiljadama svjetlosnih godina po galaksiji u dva ogromna plimna repa.

Ali pravo iznenađenje bilo je to što se činilo da zaostalom plimnom repu nedostaju zvijezde. To ukazuje da se događa nešto mnogo brutalnije od zvjezdane nakupine koja se lagano ‘rastvara’.

Evolucija zvijezda jata Hyades

Ponavljajući simulacije, Tereza je pokazala da bi se podaci mogli reproducirati da se taj rep sudario s oblakom materije koji sadrži oko 10 miliona Sunčevih masa. "Sigurno je došlo do bliske interakcije s ovom zaista ogromnom nakupinom, a Hijade su upravo razbijene", kaže ona.

Ali šta bi mogla biti ta nakupina? Nema zapažanja oblaka plina ili jata zvijezda koje su toliko masivne u blizini. Ako se ni u budućim ciljanim pretragama ne otkrije vidljiva struktura, Tereza sugerira da bi objekt mogao biti subhalo tamne materije. To su nakupine tamne materije koje se prirodno javljaju i za koje se smatra da pomažu oblikovanju galaksije tokom njenog nastanka. Ovo novo djelo pokazuje kako Gaia pomaže astronomima da mapiraju ovaj nevidljivi okvir galaksije tamne materije.

„S Gejom se način na koji vidimo Mliječni put potpuno promijenio. A s ovim otkrićima moći ćemo mapirati podstrukture Mliječnog puta mnogo bolje nego ikad prije - kaže Tereza. A dokazavši tehniku ​​s Hijadama, Tereza i kolege sada proširuju posao tražeći plimne repove iz drugih, udaljenijih zvijezda.

Dnevna galaksija sa Maxwell Moe, astrofizičar, NASA-in Einstein-ov saradnik, Univerzitet u Arizoni, putem ESA-e


Aktivni galaktički nukleusi

Sastavljena slika NGC 5128 Kentaur A, prikazuje režnjeve i mlazove iz aktivne galaktičke jezgre u optičkim, rendgenskim i submilimetrskim talasnim dužinama (kredit ESO / WFI (optički) MPIfR / ESO / APEX / A.Weiss i dr. (Submilimetar) NASA /CXC/CfA/R.Kraft i dr. (Rendgen)
& # 8211 kliknite za uvećanje

Neke galaksije posjeduju ono što je poznato kao aktivno galaktičko jezgro, emitirajući mlazove čestica iznad i ispod ravni galaksije blizu brzine svjetlosti. Smatra se da su ovi mlazovi rezultat pada materije u supermasivnu rupu u središtu galaksije.

Sumnja se da mnoge neaktivne galaksije, poput našeg vlastitog Mliječnog puta, u svom središtu imaju & # 8216dormant & # 8217 supermasivne crne rupe.

Kvazari su izuzetno udaljeni i energetski izvori elektromagnetnog zračenja sa jako pomaknutom crvenom bojom, za koje se vjeruje da potječu iz aktivnih galaktičkih jezgara galaksija nastalih u ranom svemiru.

Aktivna galaksija sa mlazom usmjerenim u smjeru Zemlje poznata je kao Blazar.


Astronomi su uočili iskonske galaksije kako plivaju u tamnoj materiji

Pogledaj veće. |. | Koncept umjetnika SPT0311-58, par masivnih galaksija u vrlo ranom svemiru. Istraživači kažu da su galaksije ove ere "neurednije" od onih koje vidimo u obližnjem svemiru. Njihovi zamršeniji oblici nastali su zbog ogromnih zaliha plina koje kiše na njih i njihove stalne interakcije i spajanja sa susjedima. Slika putem NRAO / AUI / NSF D. Berry.

Smatra se da je naš Sunčev sistem & # 8211 naše sunce i porodica planeta & # 8211 izgrađen od nakupina svemirskih stvari koje se drže zajedno. Isto tako, astronomi su očekivali da će prve galaksije - # 8211 koje su nastale nedugo nakon Velikog praska - slične malim patuljastim galaksijama koje danas vidimo, tako da će # 8217d služiti kao gradivni blokovi za veće galaksije koje su došle kasnije. I tako nas je priroda iznenadila otkrivajući primjere masivan, galaksije punjene zvijezdama viđene kad je kosmos bio star manje od milijardu godina. Sada su nova zapažanja s Atacaminim velikim milimetarskim / submilimetarskim nizom (ALMA) u Čileu otkrila dvije gigantske galaksije viđene još dalje, i to prije, kad je svemir bio star samo 780 miliona godina, ili oko 5 posto svoje trenutne starosti. Čini se da su ove gigantske rane galaksije pod zajedničkim nazivom SPT0311-58 & # 8211 ugniježđene u još masivnijem halou tamne materije, koji sadrži nekoliko triliona puta veću masu od našeg sunca.

Istraživači su svoja otkrića izvijestili u recenziranom časopisu Priroda 6. decembra 2017.

Rekli su da su ove dvije divovske rane galaksije blizu jedna drugoj, manje od udaljenosti od Zemlje do središta naše galaksije Mliječni put. To je razlog zašto se, smatraju oni, galaksije uskoro spajaju i formiraju najveću galaksiju ikad posmatranu u tom periodu u kosmičkoj istoriji. Dan Marrone, izvanredni profesor astronomije na Univerzitetu Arizona u Tucsonu i vodeći autor u radu, rekao je u izjavi:

Uz ova izvrsna ALMA posmatranja, astronomi vide najmasovniju galaksiju poznatu u prvih milijardu godina svemira u procesu okupljanja.

Sastavljena slika koja prikazuje ALMA podatke (crvene) dviju galaksija SPT0311-58. Ove galaksije su prikazane na pozadini svemirskog teleskopa Hubble (plava i zelena). Podaci ALMA pokazuju dvije galaksije i # 8217 prašnjav sjaj. Slika galaksije s desne strane izobličena je gravitacijskim sočivima. Bliža galaksija sočiva u prvom planu je zeleni objekt između dvije galaksije koje je slikala ALMA. Slika putem ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), Marrone, et al. B. Saxton (NRAO / AUI / NSF) NASA / ESA Hubble.

Smješten u pustinji Atacama na sjeveru Čilea, ALMA je jedan od najnaprednijih svjetskih alata za astronomsko promatranje. To je interferometar radio-teleskopa, koji u potpunosti radi tek od marta 2013. godine. Omogućen je međunarodnim partnerstvom između Evrope, Sjedinjenih Država, Kanade, Japana, Južne Koreje, Tajvana i Čilea. Ali čak ni ALMA nije mogla vidjeti tako daleko u prostor i vrijeme bez pomoći.

U ovom slučaju pomoć je došla od same prirode koja stvara ono što se naziva gravitacionom lećom kad god masivni objekt koji intervenira, poput galaksije ili jata galaksija, savije svjetlost iz udaljenijih galaksija. U svemiru od najmanje 100 milijardi galaksija (ili više) to se događa prilično često, ali može biti teško primijetiti. Iako su se galaksije između nas i SPT0311-58 savijale i uvećavale svoje svjetlo, sofisticirani računarski modeli bili su potrebni za rekonstrukciju slike SPT0311-58 jer bi se ove galaksije pojavile u nepromijenjenom stanju.

Ipak, postupak izbacivanja ovih podataka iz opažanja dao je još više informacija prema ovim astronomima:

Ovaj postupak & # 8216de-sočivanja & # 8217 pružio je intrigantne detalje o galaksijama, pokazujući da veća od ove dvije stvara zvijezde brzinom od 2.900 Sunčevih masa godišnje. Sadrži i oko 270 milijardi puta veću masu našeg sunca u plinu i gotovo 3 milijarde puta veću od mase našeg sunca u prašini.

Justin Spilker sa Univerziteta Teksas u Austinu, koautor studije, komentirao je:

To je ogromna velika količina prašine, s obzirom na mladu dob sistema.

Astronomi vjeruju da je tempo stvaranja zvijezda veće galaksije vjerojatno potaknut bliskim susretom sa njenim nešto manjim saputnikom, koji već ima oko 35 milijardi Sunčevih masa zvijezda, a također stvara zvijezde brzinom od oko 540 Sunčevih masa godišnje.

Nova zapažanja takođe su omogućila istraživačima da zaključe o prisustvu zaista masivnog oreola tamne materije koji okružuje obje galaksije. Smatra se da tamna materija pruža privlačnost gravitacije koja uzrokuje uništavanje svemira u strukture poput galaksija, grupa i jata galaksija i tako dalje. Upoređujući svoje proračune sa trenutnim kosmološkim predviđanjima, istraživači su otkrili da je ovaj oreol jedan od najmasovnijih koji bi u to vrijeme trebao postojati.

Gravitaciono sočivo djeluje - kako je objasnio Albert Einstein u svojoj teoriji opće relativnosti - masa savija svjetlost. Gravitaciono polje udaljene galaksije ili nakupine galaksije uzrokuje savijanje svjetlosti oko nje. Sa Zemlje vidimo da je svjetlost raseljena odakle bi inače bila. Slika putem SpaceTelescope.org.

Astronomi su rekli da ove galaksije vide tokom perioda kosmičke istorije poznatog kao Epoha reionizacije:

& # 8230 kada je veći dio međugalaktičkog prostora bio prožet zatamnjujućom maglom hladnog plinovitog vodika. Kako se formiralo više zvijezda i galaksija, njihova energija je na kraju jonizirala vodonik između galaksija, otkrivajući svemir kakav danas vidimo.

U svakom slučaju, naš sljedeći krug ALMA posmatranja trebao bi nam pomoći da shvatimo koliko su se brzo ove galaksije spojile i poboljšati naše razumijevanje masivne galaksije tokom reionizacije.

Da bi se ispravili efekti gravitacionog sočiva u ovim galaksijama, podaci ALMA-e (lijeva ploča) upoređuju se sa slikom modela iskrivljene sočivima (druga ploča slijeva). Razlika je prikazana na trećem panelu s lijeve strane. Struktura galaksije, nakon uklanjanja efekta sočiva, prikazana je desno. Ova slika petlja kroz različite opsege brzina unutar galaksije, koji se pojavljuju na različitim frekvencijama do ALMA-e zbog Doppler-ovog efekta. Slika putem ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) D. Marrone i sur.

Dno: Astronomi su mislili da bi galaksije u ranom svemiru bile male. Ali oni su upravo primijetili dvije divovske galaksije pod zajedničkim nazivom SPT0311-58 & # 8211 u vrijeme kada je svemir bio star samo 780 miliona godina, ili oko 5 posto svoje trenutne starosti.


U čemu je stvar sa tamnom materijom? Promatranja pokazuju da nam nešto nedostaje.

Novi rezultati prikupljeni iz promatranja nakupina galaksija sa Hubblom i Vrlo velikim teleskopom pokazali su da Svemir - a to je njegovo stalno iritirajuće svojstvo - ne funkcionira onako kako naša fizika misli da bi trebao.

U ovom slučaju fokus je na tamnoj materiji. Kada pogledate svu materiju u svemiru, ono što mi smatramo "normalnom" materijom - stvarima koje čine elektroni, neutroni, protoni i tako dalje - u izrazitoj je manjini. Samo oko jedne šestine sve materije je normalno, ostalo je tamna tvar.

Više loše astronomije

O tamnoj materiji ne znamo puno, osim što ona ne odaje svjetlost (otuda i naziv) i ne djeluje s normalnom materijom osim gravitacijom. Ali znamo da postoji. Na primjer, vidimo galaksije koje se okreću drugačije nego što se očekivalo s obzirom na njihov oblik i količinu normalne materije. Jedini način na koji to može biti je ako su okruženi oreolima tamne materije, čija gravitacija daje zvijezdama i gasovima u galaksiji dodatni tegljač, utječući na način kretanja zvijezda.

Klaster galaksija S1063 je kolekcija stotina galaksija i zasuta je tamnom materijom. Ovo djeluje kao gravitaciona leća, izobličavajući svjetlost iz udaljenijih galaksija u lukove, koje možete vidjeti u središtu ove slike Hubble-a. Zasluge: NASA, ESA i J. Lotz (STScI)

Njegove efekte vidimo i drugdje. Galaksije obično postoje zajedno u ogromnim nakupinama, poput ogromnih gradova galaksija, od kojih neki imaju više od hiljadu pojedinačnih članova. Ta su jata posuta tamnom materijom i zapravo možemo otkriti kako to mijenja ponašanje klastera, posebno gravitacionim sočivima.

To je kada gravitacija masivnog objekta (koji se naziva sočivo) savija svjetlost drugog, udaljenijeg objekta. Slika udaljenijeg objekta koja se vidi izobličava se na čudne načine. Svjetlost se može saviti u duge lukove, prstenove ili višestruke mrlje koje okružuju galaktičku leću.

Mapiranje efekata sočiva omogućava astronomima da okrenu zapažanja i shvate gdje je materija u skupu, uključujući tamnu materiju.

I tu dolaze novi rezultati. Astronomi su promatrali 11 različitih nakupina različitih masa i daljina i kako su sočivali pozadinske galaksije. Lećenje zbog ukupne mase nakupine bilo je očito, a u nekim slučajevima je godinama dobro mjereno.

Ali kada su pažljivo pogledali, pronašli su manje primjere ovog sočiva u tri jata, gdje su pojedinačne galaksije djelovale kao sočiva. Ovo je bilo iznenađujuće!

Klaster galaksija MACS J1206 zasut je gravitacionim sočivima, uključujući, iznenađujuće, neke pojedinačne galaksije u jatu (naznačeno). Zasluge: NASA, ESA, G. Caminha (Univerzitet u Groningenu), M. Meneghetti (Opservatorij za astrofiziku i svemirske nauke u Bologni), P. Natarajan (Univerzitet Yale) i CLASH tim.

Da bi vidjeli mogu li to razumjeti, obratili su se fizici. Znajući kako su jata strukturirana, kako se galaksije ponašaju i kako funkcioniraju njihovi oreoli tamne materije, simulirali su gomilu jata sličnih onima koja su posmatrana, a zatim su izmjerili koliko često pojedine galaksije prave sočiva.

Ono što su otkrili je zapanjujuće: stvarni klasteri čine ovakve događaje otprilike deset puta češće od simulacija. To je prilično velik višak i oni to ne mogu objasniti. Čini se da simulacije rade ispravno, pa sumnjaju da je naše razumijevanje osnovne fizike nepotpuno.

Jednu razliku koju su pronašli između stvarnosti i simulacija je u oreolima tamne materije oko pojedinih galaksija. Izmjerili su količinu mase u tim pojedinačnim galaksijama prateći koliko se brzo kreću njihove zvijezde - što je masivnija galaksija jača njenu gravitaciju, a samim tim i brže zvijezde u orbiti - i otkrili su da su haloi tamne materije ovih galaksija kompaktniji tada se očekuje od simulacija.

To je takođe neočekivano. Nije jasno zašto su oreoli gušći nego što se ranije mislilo, ali može ukazati na to da materija i tamna materija međusobno djeluju drugačije, nego što se mislilo, sabijajući oreole ili može ukazivati ​​na to da naše znanje o ponašanju tamne materije uopće nije kompletan. Da budemo pošteni, to bi moglo značiti da interpretacija zapažanja i / ili simulacija takođe može biti isključena, iako su takve stvari već rađene (međutim ne do ovog nivoa detalja) i čini se da dobro funkcioniraju.

Bilo šta od ovog me pogađa što je više moguće. Još uvijek nismo sigurni što je uopće tamna tvar, iako je to gotovo sigurno neka vrsta subatomskih čestica koju tek trebamo otkriti (aksioni su, na primjer, teorijska čestica koja je dobar kandidat). Prilično je teško uočiti njegove učinke, a detaljno se proučava tek nekoliko decenija - ne dugo, na vremenskom rasponu astronomskih posmatranja.

Kao i bilo koja druga relativno mlada naučna oblast, ironično je očekivati ​​iznenađenja. Možda ne znate koja iznenađenja čekaju, samo da su vani i čekaju da budu otkrivena.

Stalno saznajemo više o tamnoj materiji. Nadamo se da će, kako više naučnika istražuje ovaj neskladni rezultat klastera, naše znanje ponovo skočiti. S obzirom na to da je tamna materija daleko najrasprostranjenija vrsta materije u Univerzumu, razumijevanje izgleda kao prilično dobra ideja.


Masivne iskonske galaksije pronađene su kako se kupaju u ogromnom oceanu mračne materije

Astronomi očekuju da su prve galaksije, one koje su nastale samo nekoliko stotina miliona godina nakon Velikog praska Veliki prasak. Dobro podržana teorija da je prije nekih 13,8 milijardi godina cijeli svemir bio zapanjujuće malen, vruć i gust. U djeliću trenutka, svemir se proširio i nastavlja se širiti do danas. , dijelio bi mnoge sličnosti s nekim patuljastim galaksijama Patuljasta galaksija Galaksija koja je znatno manjih dimenzija u odnosu na normalnu galaksiju. Patuljaste galaksije su malo svjetleće, a često su nepravilnog ili eliptičnog oblika. danas vidimo u obližnjem svemiru. Ove rane nakupine od nekoliko milijardi zvijezda postale bi gradivni blokovi većih galaksija koje su dominirale svemirom nakon prvih nekoliko milijardi godina.

U toku su promatranja s Atacama Large Milillimeter / Submillimeter Array Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) Finansirana od strane američke Nacionalne naučne fondacije i njenih međunarodnih partnera (NRAO / ESO / NAOJ), ALMA je među najsloženijim i najsnažnijim astronomskim opservatorijama na Zemlji ili u svemiru. Teleskop je niz od 66 visoko preciznih antena za posuđe u sjevernom Čileu. (ALMA) su, međutim, otkrili iznenađujuće primjere masivnih galaksija ispunjenih zvijezdama viđenih kada je kosmos bio star manje od milijardu godina. To sugerira da su se manji galaktički građevinski blokovi mogli prilično brzo okupiti u velike galaksije.

Najnovija zapažanja ALMA-e još više potiskuju ovu epohu formiranja masivnih galaksija identifikujući dvije džinovske galaksije viđene kada je svemir bio star samo 780 miliona godina, ili oko 5 posto svoje trenutne starosti. ALMA je takođe otkrio da su ove neobično velike galaksije ugniježđene u još masivnijoj kosmičkoj strukturi, oreolu tamne materije Tamna tvar Vrsta materije koja ne djeluje niti emitira vidljivu svjetlost ili druge oblike elektromagnetskog zračenja mi znamo. O njegovom postojanju zaključuju očigledni gravitacioni efekti. nekoliko triliona puta masivniji od sunca.

Dvije galaksije nalaze se u tolikoj blizini & # 8212 da su manje od udaljenosti od Zemlje do središta naše galaksije & # 8212 da će se uskoro spojiti i formirati najveću galaksiju ikad zabilježenu u tom periodu u kosmičkoj istoriji. Ovo otkriće pruža nove detalje o nastanku velikih galaksija i ulozi koju tamna materija igra u sastavljanju najmasivnijih struktura u svemiru.

Istraživači izvještavaju o svojim nalazima u časopisu Priroda.

"Sa ovim izvrsnim ALMA posmatranjima, astronomi vide najmasivniju galaksiju poznatu u prvih milijardu godina svemira u procesu okupljanja", rekao je Dan Marrone, vanredni profesor astronomije na Univerzitetu u Arizoni u Tucsonu i vodeći autor na papir.

Astronomi ove galaksije vide tokom perioda kosmičke istorije poznatog kao Epoha reionizacije, kada je veći deo intergalaktičkog prostora bio prožet maglom hladnog gasa vodonika. Kako se formiralo više zvijezda i galaksija, njihova energija je na kraju jonizirala vodonik između galaksija, otkrivajući svemir kakav danas vidimo.

"Obično to gledamo kao vrijeme malih galaksija koje naporno rade kako bi prežvakale neutralni međugalaktički medij", rekao je Marrone. "Međutim, prikupljanje opažajnih dokaza pomoću ALMA pomoglo je preoblikovanju te priče i nastavlja potiskivanje vremena u kojem su se zaista masivne galaksije prvi put pojavile u svemiru."

Galaksije koje su Marrone i njegov tim proučavali, zajednički poznati kao SPT0311-58, teleskop Južnog pola izvorno je identifikovao kao jedan izvor. Ova prva zapažanja ukazala su na to da je ovaj objekt bio vrlo udaljen i da je sjajno svijetlio u infracrvenoj svjetlosti, što znači da je bio izuzetno prašnjav i da je vjerovatno prolazio kroz rafal formiranja zvijezda. Naknadna zapažanja sa ALMA otkrila su udaljenost i dvostruku prirodu objekta, jasno rešavajući par galaksija koje su u interakciji.

Da bi izvršio ovo zapažanje, ALMA je imao pomoć gravitacione leće Gravitaciona sočiva Efekat kada se svjetlost udaljenog objekta, poput galaksije, savije gravitacijom masivnog objekta, poput druge galaksije, prije nego što stigne na Zemlju. Ako su dva objekta savršeno poravnata, svjetlost udaljenog objekta promatračima na Zemlji prikazuje se kao prsten. Taj se fenomen naziva Einsteinovim prstenom, budući da je njegovo postojanje predvidio u svojoj teoriji opće relativnosti. (vidi gornju definiciju), koji je teleskopskom pojačavanju pružio posmatranje. Gravitaciona sočiva nastaju kada intervenirajući masivni objekt, poput galaksije ili jata galaksija, savija svjetlost iz udaljenijih galaksija. Oni, međutim, narušavaju izgled predmeta koji se proučava, zahtijevajući sofisticirane računarske modele kako bi rekonstruirali sliku onakvu kakva bi izgledala u nepromijenjenom stanju.

Ovaj postupak "uklanjanja sočiva" pružio je intrigantne detalje o galaksijama, pokazujući da veća od njih dvije formira zvijezde brzinom od 2.900 solarne mase Solarna masa Sunčeva masa, izračunata masa našeg sunca (332.946 puta veća od mase Zemlje ). To je standardna mjerna jedinica za izuzetno masivne kosmičke objekte. es godišnje. Takođe sadrži oko 270 milijardi puta veću masu našeg sunca u plinu i gotovo 3 milijarde puta veću od mase našeg sunca u prašini. “That’s a whopping large quantity of dust, considering the young age of the system,” noted Justin Spilker, a recent graduate of the University of Arizona and now a postdoctoral fellow at the University of Texas at Austin.

The astronomers determined that this galaxy’s rapid star formation was likely triggered by a close encounter with its slightly smaller companion, which already hosts about 35 billion solar masses of stars and is increasing its rate of starburst at the breakneck pace of 540 solar masses per year.

The researchers note that galaxies of this era are “messier” than the ones we see in the nearby universe. Their more jumbled shapes would be due to the vast stores of gas raining down on them and their ongoing interactions and mergers with their neighbors.

The new observations also allowed the researchers to infer the presence of a truly massive dark matter halo surrounding both galaxies. Dark matter provides the pull of gravity that causes the universe to collapse into structures (galaxies, groups and clusters of galaxies, etc.).

“If you want to see if a galaxy makes sense in our current understanding of cosmology, you want to look at the dark matter halo — the collapsed dark matter structure — in which it resides,” said Chris Hayward, associate research scientist at the Center for Computational Astrophysics at the Flatiron Institute in New York City. “Fortunately, we know very well the ratio between dark matter and normal matter in the universe, so we can estimate what the dark matter halo mass must be.”

By comparing their calculations with current cosmological predictions, the researchers found that this halo is one of the most massive that should exist at that time.

“There are more galaxies discovered with the South Pole Telescope that we’re following up on,” said Joaquin Vieira of the University of Illinois at Urbana-Champaign, “and there is a lot more survey data that we are just starting to analyze. Our hope is to find more objects like this, possibly even more distant ones, to better understand this population of extreme dusty galaxies and especially their relation to the bulk population of galaxies at this epoch.”

“In any case, our next round of ALMA observations should help us understand how quickly these galaxies came together and improve our understanding of massive galaxy formation during reionization,” added Marrone.

Nacionalna opservatorija za radio-astronomiju je objekt Nacionalne zaklade za nauku, koji djeluje u skladu sa sporazumom o saradnji udruženih univerziteta, Inc.

This research is presented in a paper titled “’Galaxy growth in a massive halo in the first billion years of cosmic history,” by D. Marrone, et al., which appears in Advance Online Publication for Nature. [http://www.nature.com/nature].

The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), an international astronomy facility, is a partnership of the European Organisation for Astronomical Research in the Southern Hemisphere (ESO), the U.S. National Science Foundation (NSF) and the National Institutes of Natural Sciences (NINS) of Japan in cooperation with the Republic of Chile. ALMA is funded by ESO on behalf of its Member States, by NSF in cooperation with the National Research Council of Canada (NRC) and the Ministry of Science and Technology (MOST) in Taiwan and by NINS in cooperation with the Academia Sinica (AS) in Taiwan and the Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI).

ALMA construction and operations are led by ESO on behalf of its Member States by the National Radio Astronomy Observatory (NRAO), managed by Associated Universities, Inc. (AUI), on behalf of North America and by the National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) on behalf of East Asia. The Joint ALMA Observatory (JAO) provides the unified leadership and management of the construction, commissioning and operation of ALMA.


Shape of a Halo Around a Galaxy Hints at Dark Matter

GIVEN that stars, gas and dust almost surely account for only a small fraction of the total mass of the universe, astronomers are desperately seeking the rest of the universe, the invisible missing mass known as dark matter. Their search has so far brought a fitful mix of contradictory findings.

True to form, in recent weeks the widening search for dark matter has taken one tentative step forward, and perhaps one backward.

The step forward, reported last week, is the intriguing discovery of a faint glow of light around a spiral galaxy in the constellation Draco. Many galaxies are surrounded by luminous halos, but this appears to be the first one with the shape expected for a halo composed of dark matter. Astronomers think they are seeing stars distributed in such a way that they trace the presence of the galaxy's dark matter, or else they might actually be glimpsing light from the dark matter itself.

Dr. Penny D. Sackett, an astrophysicist at the Institute for Advanced Study in Princeton, N.J., said that these observations of light appeared to be the first that could reveal the distribution of the dark matter supposed to exist in such abundance and to form halos around galaxies.

The existence of such dark matter has long been inferred from theory and observations of galactic shapes and rotational patterns, which must be influenced by the gravity of an unseen mass. Indeed, computer simulations show that galaxies remain stable only if they are surrounded by spherical halos of considerable unseen material. Astronomers estimate that at least 90 percent of the mass in the universe has yet to be observed directly. Knowing the nature, amount and location of this mass could explain the present structure and ultimate fate of the universe.

Reporting the new findings in the journal Nature, Dr. Sackett's team of astronomers wrote: "While searching for faint starlight away from the plane of the edge-on spiral galaxy NGC5907, we have found that the galaxy is surrounded by a faint luminous halo. The intensity of light from this halo falls less steeply than any known luminous component of spiral galaxies, but is consistent with the distribution of dark mass inferred from the galaxy's rotation curve." Possible Cosmological Clue

The scientists speculated that perhaps this halo formed very early in the universe's history.

The observations were made by Dr. Heather L. Morrison, an astronomer at the National Optical Astronomy Observatories in Tucson, Ariz., in collaboration with Dr. Todd A. Boroson of the same organization and Paul Harding of the University of Arizona's Steward Observatory in Tucson. For the observations they used an advanced electronic camera, called a charge-coupled device, mounted on a relatively small 35-inch telescope at the Kitt Peak National Observatory in Arizona.

Because the halo is approximately one two-hundredths as bright as the background brightness of the night sky, the astronomers had to be extremely careful in their analysis of light detected from the galaxy. They produced computer models of the bright part of the galaxy, subtracted this light from the total light and what remained was the halo.

"We were right at the limit of what was possible," Dr. Sackett said in an interview.

Other astronomers said the research was an interesting and potentially significant contribution to the dark-matter quest. They questioned whether the light could be from the actual dark matter itself, but agreed that it could be starlight tracing the presence of the invisible mass.

Dr. Morrison is conducting further observations of the galaxy, which is 35 million light-years away, to measure the color, or wavelength distribution, of the halo light. This could help determine whether the dark matter is made up of extremely low-mass stars, perhaps with one-tenth the mass of the Sun, and whether they are responsible for the faint halo. WIMP or Macho?

One of the most vigorous debates in astrophysics concerns the identification of dark matter. Some of the cosmic dark matter, supplying the gravitational force that presumably holds the universe together, may include neutrinos, known particles that may have some mass, and hypothesized elementary particles called WIMPs, for weakly interacting massive particles. Other dark matter, especially that thought to be in galactic halos, may be dim objects made of the same kind of matter as the atoms that make up the stars, planets and people. These objects are called Machos, for massive compact halo objects.

Many of the Machos are presumed to be dead stars and substellar objects, those with masses too small to ignite the fusion that makes stars shine. By their nature, these objects would be too dim to be seen from Earth.

But three groups of astronomers announced last year that they had detected signatures of what they took to be massive compact objects in the halo surrounding the Milky Way, Earth's home galaxy. Their cautious reports were hailed as the first identification of the long-sought dark matter.

Following a proposal by Dr. Bohdan Paczynski, a Princeton University astrophysicist, these teams searched for Machos in the Milky Way by looking for their predicted gravitational effects on the light from a distant star. If the starlight passed near a Macho on its way to Earth, the otherwise invisible object would reveal its presence by bending the light gravitationally and focusing it, a phenomenon known as microlensing.

Two teams, an American-Australian group led by Dr. Charles Alcock of Lawrence Livermore National Laboratory in California and a French team led by Dr. Michel Spiro of the National Center for Scientific Research near Paris, detected several microlensing events involving stars in the Large Magellanic Cloud, a nearby galaxy, and Machos in the Milky Way halo. A third team of Polish and American scientists, headed by Dr. Paczynski, made similar detections by looking in toward the central bulge of the Milky Way. The bulge rises so high above the plane of the galactic disk where the solar system is that a direct line to bulge stars runs through some of the galaxy's halo.

But, in what may be a step backward in the dark-matter mystery, doubt has been cast on these reported observations. Unanswered Questions

In Nature two weeks ago, Dr. Kailash Sahu of the Astrophysics Institute of the Canary Islands suggested that the reported microlensing events could be explained by ordinary stars, not Machos. The observed event rate, he pointed out, was well below the expected rate, if the microlensing was caused by Machos in the Milky Way halo.

Dr. Paczynski acknowledged, in an article in the July issue of Physics Today, that Dr. Sahu's analysis "makes it not unreasonable to imagine that all the events seen in the direction of the Magellanic Cloud also are due to faint stars, and that no one has seen any Machos yet."

Dr. Alcock cautioned that it is premature to write off a spherical halo around the Milky Way dominated by Machos. His team, re-examining their data and Dr. Sahu's argument, has made calculations showing that for intervening stars to be the cause of the microlensing they would probably have to be 10 times as massive as the Sun, and so should be easily visible.

"We think that he is probably incorrect," said Dr. Tim Axelrod, a Lawrence Livermore astrophysicist on the team, referring to Dr. Sahu. "But there are some uncertainties still to be dealt with."


Pogledajte video: Lalə Azərtaş Qazın qiyməti niyədə,qaxmasın! Qaz ən çox mürəbbə bişirməyə gedir. VİDEO (Januar 2023).