Nowe badania sugerują, że obecność ciemnej materii ma wpływ na wewnętrzne struktury gromad galaktyk

Zdjęcie z NASA Hubble Space Telescope ukazuje nam wewnętrzne obszary ogromnej gromady galaktyk Abell 1689. Naukowcy twierdzą, że obserwowane obecnie gromady galaktyk są rezultatem wahań gęstości materii we wczesnym Wszechświecie.
Źródło: NASA / ESA / JPL-Caltech / Yale / CNRS
Ciemna materia stanowi aż 23 procent całej materii i energii w Kosmosie. Chociaż teoretycznie jest ona wszędzie wokół nas, nie możemy jej zobaczyć ani poczuć. Ale naukowcy mogą wnioskować o obecność ciemnej materii na podstawie obserwacji tego, jak zachowuje się obecna przy niej "normalna", znana nam materia. Gromady galaktyk mają bardzo istotne znaczenie dla badań nad ciemną materią, ponieważ znajdują się one w obszarach, w których jej średnia gęstość jest bardzo wysoka. Naukowcy sądzą, że im "cięższa" jest taka gromada, tym więcej ciemnej materii ma ona w swoim otoczeniu. Ale nowe badania sugerują, że ta relacja może być jeszcze bardziej skomplikowana...

Nowe badania naukowców sugerują, że wewnętrzna struktura gromad galaktyk jest silnie powiązana ze środowiskiem, na które składa się otaczająca je ciemna materia. Tym samym po raz pierwszy wykazano, że jakaś własność gromady odmienna od jej masy może być zależna od obecności ciemnej materii.

Naukowcy przebadali około 9000 gromad galaktyk z katalogu Sloan Digital Sky Survey DR8. Podzielono je na dwie grupy według morfologii ich wewnętrznych struktur: na te, w ktorych poszczególne galaktyki były silnie rozrzucone przestrzennie, oraz na takie, w których były one gęsto upakowane. Naukowcy wykorzystali następnie technikę soczewkowania grawitacyjnego i dowiedli, że gromady należące do obu tych grup miały zbliżone masy. Ale znaleziono także istotną różnicę pomiędzy nimi - różnicę w rozkładzie gromad galaktyk. Typowo gromady te są oddzielone od innych o około 100 milionów lat świetlnych. Ale w przypadku gromad z gęsto upakowanymi galaktykami było jeszcze inaczej - miały one mniej swoich bliskich sąsiadów niż gromady "rzadsze". Innymi słowy, ciemna materia otaczająca gromady określa sposób, w jaki ich galaktyki rozkładają się w przestrzeni. Uzyskane wyniki dowodzą, że związek pomiędzy gromadami galaktyk i otaczającą je ciemną materią nie jest zależny jedynie od masy gromady, ale także od całej jej historii. Co więcej, ważny jest wiek gromad - młodsze z nich zdają się żyć w innym środowisku ciemnej materii niż starsze.

Uzyskane wyniki są zgodne z przewidywaniami wiodących obecnie teorii o pochodzeniu i ewolucji Wszechświata. Po epoce kosmicznej inflacji, okresie trwającym mniej niż trylionową część sekundy po Wielkim Wybuchu, nastąpiły niewielkie zmiany w energii - tzw. fluktuacje kwantowe. To one mogły zapoczątkować obserwowany dziś, nierównomierny wielkoskalowy rozkład materii. Naukowcy sądzą bowiem, że widziane dziś przez nas gromady galaktyk mogą być wynikiem nierównomiernej gęstości materii we wczesnym Wszechświecie.

Naukowcy zamierzają nadal badać te ciekawe związki. Podkreślają, że obserwacje gromad galaktyk dają nam wiele informacji na temat ewolucji wielkoskalowej struktury Wszechświata, jak również zawartej w nim ciemnej materii i energii.

Cały artykuł: Detection of the Splashback Radius and Halo Assembly bias of Massive Galaxy Clusters (Surhud More, Hironao Miyatake et al.)

Źródło: Elżbieta Kuligowska | astronomy.com
31.01.2016

Liczba odsłon: 681


To porównanie morfologii gromad galaktyk z przeglądu Sloan Digital Sky Survey przedstawia nam gromadę "luźną" (z lewej) i gęsto upakowaną (z prawej). Nowe badania wskazują na to, że różnice pomiędzy nimi są związane z otaczającym je środowiskiem, na które składa się również ciemna materia.
Źródło: Sloan Digital Sky Survey