Zwerggalaxie I Zwicky 18. Bildnachweis: NASA. klicken um zu vergrößern
Hinweise, die durch die kürzlich geschärfte Ansicht des Hubble-Weltraumteleskops aufgedeckt wurden, haben es Astronomen ermöglicht, den Ort unsichtbarer „dunkler Materie“ in zwei sehr jungen Galaxienhaufen in beispiellosen Details abzubilden.
Ein Team des Johns Hopkins University-Space Telescope Science Institute berichtet über seine Ergebnisse in der Dezember-Ausgabe des Astrophysical Journal. (Andere, weniger detaillierte Beobachtungen wurden in der Januar-Ausgabe 2005 dieser Veröffentlichung veröffentlicht.)
Die Ergebnisse des Teams bestätigen die Theorie, dass sich die Galaxien, die wir sehen können, in den dichtesten Regionen der „kosmischen Netze“ unsichtbarer dunkler Materie bilden, während sich Schaum auf den Wellen des Ozeans sammelt, sagte der Co-Autor der Studie, Myungkook James Jee, Assistent der Forschung Wissenschaftler am Henry A. Rowland Department für Physik und Astronomie an der Krieger School of Arts and Sciences von Johns Hopkins.
"Dank der Fortschritte in der Computertechnologie können wir jetzt das gesamte Universum simulieren und die Verschmelzung von Materie zu Sternen, Galaxien, Galaxienhaufen und enorm langen Materiefilamenten von den ersten hunderttausend Jahren bis zur Gegenwart verfolgen", sagte Jee. "Es ist jedoch sehr schwierig, die Simulationsergebnisse beobachtend zu überprüfen, da dunkle Materie kein Licht emittiert."
Jee sagte, das Team habe die subtile Gravitationslinse gemessen, die in Hubble-Bildern zu sehen ist. das heißt, die kleinen Verzerrungen der Galaxienformen, die durch die Schwerkraft durch unsichtbare dunkle Materie verursacht werden? um seine detaillierten Karten der dunklen Materie zu erstellen. Sie führten ihre Beobachtungen in zwei Galaxienhaufen durch, die sich bildeten, als das Universum etwa halb so alt war wie heute.
"Die Bilder, die wir aufgenommen haben, zeigen deutlich, dass sich die Clustergalaxien in den dichtesten Regionen der Halos der dunklen Materie befinden, die in unseren Bildern lila dargestellt sind", sagte Jee.
Die Arbeit untermauert die Theorie, dass dunkle Materie? Was macht 90 Prozent der Materie im Universum aus? und sichtbare Materie sollte an denselben Stellen verschmelzen, weil die Schwerkraft sie zusammenzieht, sagte Jee. Konzentrationen dunkler Materie sollten sichtbare Materie anziehen und somit zur Bildung von leuchtenden Sternen, Galaxien und Galaxienhaufen beitragen.
Dunkle Materie ist eines der rätselhaftesten Probleme der modernen Kosmologie. Unsichtbar und doch zweifellos da? Wissenschaftler können seine Auswirkungen messen? seine genauen Eigenschaften bleiben schwer fassbar. Frühere Versuche, dunkle Materie mit bodengestützten Teleskopen detailliert abzubilden, wurden durch Turbulenzen in der Erdatmosphäre behindert, die die resultierenden Bilder verwischten.
"Durch die Atmosphäre zu beobachten ist wie zu versuchen, die Details eines Bildes am Boden eines Schwimmbeckens voller Wellen zu sehen", sagte Holland Ford, einer der Co-Autoren des Papiers und Professor für Physik und Astronomie bei Johns Hopkins.
Das Johns Hopkins-STScI-Team konnte das atmosphärische Hindernis mithilfe des weltraumgestützten Hubble-Teleskops überwinden. Die Installation der Advanced Camera for Surveys im Hubble vor drei Jahren war ein zusätzlicher Segen, der die Entdeckungseffizienz des vorherigen HST um den Faktor 10 erhöhte.
Das Team konzentrierte sich auf zwei Galaxienhaufen (mit jeweils mehr als 400 Galaxien) am südlichen Himmel.
"Diese Bilder sollten eigentlich hauptsächlich die Galaxien in den Clustern untersuchen und nicht die Linse der Hintergrundgalaxien", sagte Co-Autor Richard White, ein STScI-Astronom, der auch Leiter des Hubble-Datenarchivs für STScI ist. „Aber die Schärfe und Empfindlichkeit der Bilder haben sie ideal für dieses Projekt gemacht. Das ist die wahre Schönheit von Hubble-Bildern: Sie werden jahrelang für neue wissenschaftliche Untersuchungen verwendet. "
Das Ergebnis der Teamanalyse ist eine Reihe detaillierter, computer-simulierter Bilder, die den Standort der Dunklen Materie veranschaulichen. Laut Jee bieten diese Bilder Forschern eine beispiellose Gelegenheit, auf die Eigenschaften der Dunklen Materie zu schließen.
Die verklumpte Struktur der dunklen Materie um die Clustergalaxien stimmt mit der gegenwärtigen Annahme überein, dass Teilchen der dunklen Materie „kollisionsfrei“ sind, sagte Jee. Im Gegensatz zu normalen Materieteilchen kollidieren und streuen Physiker nicht wie Billardkugeln, sondern gehen einfach durcheinander.
„Kollisionsfreie Partikel bombardieren sich nicht wie zwei Wasserstoffatome. Wenn Partikel der dunklen Materie kollisionieren würden, würden wir eine viel gleichmäßigere Verteilung der dunklen Materie ohne kleinräumige klumpige Strukturen beobachten “, sagte Jee.
Ford sagte, dass diese Studie zeigt, dass das ACS für Gravitationslinsenstudien einzigartig vorteilhaft ist und im Laufe der Zeit das Verständnis der Bildung und Entwicklung der kosmischen Struktur sowie der dunklen Materie wesentlich verbessern wird.
"Ich bin außerordentlich erfreut darüber, dass die sieben Jahre harter Arbeit so vieler talentierter Wissenschaftler und Ingenieure bei der Herstellung der Advanced Camera for Surveys der gesamten Menschheit tiefere Bilder und ein tieferes Verständnis der Ursprünge unseres wunderbaren Universums vermittelt", sagte Ford Hauptforscher für ACS und Leiter des Wissenschaftsteams.
Das Wissenschafts- und Ingenieurteam von ACS konzentriert sich auf die Johns Hopkins University und das Space Telescope Science Institute auf dem Homewood-Campus der Universität in Baltimore. Dazu gehören auch Wissenschaftler anderer bedeutender Universitäten in den USA und in Europa. ACS wurde vom Team unter dem NASA-Vertrag NAS5-32865 entwickelt und diese Forschung wurde durch den NASA-Zuschuss NAG5-7697 unterstützt.
Originalquelle: JHU-Pressemitteilung
