18. tammikuuta 2024
(Nanowerk-uutiset) Vaikka pimeää ainetta on 27 % maailmankaikkeudesta, tähtitieteilijät eivät ole pystyneet havainnoimaan sitä suoraan.
Nyt uudessa tutkimuksessa (Astrofyysinen lehti, "Näkymät havaita aukkoja pallomaisten tähtijoukkojen tähtivirroissa ulkoisissa galakseissa Nancy Gracen roomalaisella avaruusteleskoopilla"), kansainvälinen tutkijaryhmä, mukaan lukien Northwestern Universityn astrofyysikot, on havainnut, että NASAn Nancy Grace Roman Space Telescope -avaruusteleskoopin tulevat kuvat (joka laukaistiin toukokuussa 2027) voivat sisältää tärkeitä vihjeitä vaikeasti havaittavan materiaalin ymmärtämiselle.
Roomalaisen avaruusteleskoopin simuloitu näkymä Andromedan galaksiin. Tulevan Nancy Gracen roomalaisen avaruusteleskoopin laajakenttälaitteen laaja jalanjälki osoittaa, kuinka paljon sen kamera pystyi havaitsemaan yhdessä kuvassa. (Wide Field Instrumentissa on 18 neliöilmaisinta.) Tämän jalanjäljen sisällä on simuloitu roomalainen kuva. Tausta on maan päällä oleva kuva Andromedan galaksin päälevystä Digitized Sky Surveysta. Valokuva täysikuusta NASAn Lunar Reconnaissance Orbiterista toimitetaan mittakaavassa. Andromedan halkaisija on taivaalla noin 3 astetta, kun taas Kuun halkaisija on noin 0.5 astetta. (Todellisuudessa Kuu on paljon pienempi kuin Andromeda, mutta se on myös paljon lähempänä.) Wide Field Instrumentin jalanjälki kaappaa 0.28 neliöastetta taivasta yhdellä laukauksella. Andromeda on spiraaligalaksi, joka on kooltaan ja rakenteeltaan samanlainen kuin Linnunrata-galaksi, mutta on massiivisempi. Se sijaitsee noin 2.5 miljoonan valovuoden päässä Maasta. (Kuva: NASA, NASA-GSFC, ASU, Robert Gendler DSS)
Pimeää ainetta etsiessään jotkut astrofyysikot ovat aiemmin keskittyneet tähtivirtojen aukkoihin – alueisiin, joissa rakenteet ovat niin ohuita, että on mahdollista havaita pimeän aineen möykkyjen aiheuttamia häiriöitä. Mutta toistaiseksi tähtitieteilijät ovat tutkineet vain näitä aukkoja Linnunradassa. Kun roomalainen avaruusteleskooppi ottaa kuvia naapuristamme Andromeda-galaksista, tutkijat laajentavat huomattavasti kasvavaa ohuiden tähtivirtojen otosta, mikä saattaa johtaa lisätietoihin pimeän aineen konkreettisista ominaisuuksista.
"Omassa galaksissamme on tähtivirtoja, joissa näemme aukkoja, jotka saattavat johtua pimeästä aineesta", sanoi Northwesternin Tjitske Starkenburg, joka oli tutkimuksen mukana. "Mutta nämä aukot voidaan muodostaa myös muilla keinoin. Uusi tutkimuksemme osoittaa, että voimme tarkkailla näitä aukkoja lähellä olevissa galakseissa kuin omassamme. Tämä antaa meille parempia tilastoja näistä aukoista, mikä lopulta auttaa meitä ymmärtämään paremmin pimeän aineen möykkyjen mahdollista olemassaoloa ja ominaisuuksia."
Starkenburg on apulaisprofessori Northwesternin astrofysiikan monitieteisen tutkimuksen ja tutkimuksen keskuksessa (CIERA). Christian Aganze, tutkijatohtori Stanfordin yliopistosta, on tutkimuksen johtava kirjoittaja.
Hiukkaseksi oletettua pimeää ainetta ei voida vielä tarkkailla suoraan, koska se ei säteile, heijasta, taita tai absorboi valoa. Koska kukaan ei näe sitä, tutkijoiden on etsittävä muita vihjeitä selvittääkseen, onko se todella siellä.
"Näemme pimeän aineen vaikutuksen galakseihin", Aganze sanoi. "Esimerkiksi kun mallinnetaan galaksien pyörimistä, tarvitsemme lisämassaa selittämään niiden pyörimisen. Pimeä aine voi tarjota puuttuvan massan."
Tähtitieteilijät ovat erityisen toiveikkaita, että vihjeitä saattaa olla piilossa pallomaisista klusteista, tiukasti sidotuista kymmenien tai miljoonien tähtien ryhmistä roikkuvien pitkänomaisten tähtivirtojen sisällä. Tutkijoiden mukaan pimeän aineen möykky voi tunkeutua tähtivirtojen läpi luoden aukkoja. Näitä aukkoja tutkimalla tähtitieteilijät pyrkivät paljastamaan pimeän aineen merkkejä.
"Syy, miksi nämä virrat ovat mielenkiintoisimpia nähdä näiden pimeän aineen möykkyjen vaikutukset, on kaksijakoinen", Starkenburg sanoi. "Ensinnäkin nämä virrat "elävät" galaksin äärimmäisillä ulkoalueilla, missä muuten on hyvin vähän rakennetta. Ja toiseksi, nämä virrat ovat luonnostaan hyvin ohuita, koska ne muodostuivat tiheistä tähtijoukoista, mikä tarkoittaa, että näet aukot tai kaikki häiriöt paljon helpommin.
Tähän mennessä olemassa olevat avaruudessa ja maassa sijaitsevat teleskoopit ovat rajoittaneet etsinnän pieneen määrään pallomaisia klusterivirtoja Linnunradan sisällä. Mutta roomalainen avaruusteleskooppi, joka sijoitetaan miljoonan mailin etäisyydelle Maasta, antaa tähtitieteilijöille mahdollisuuden etsiä lähigalakseista pallomaisia tähtijoukkoja ensimmäistä kertaa. Romanin laajakenttäinstrumentissa on 18 ilmaisinta, jotka tuottavat kuvia 200 kertaa Hubble-avaruusteleskoopin lähi-infrapunakameran tuottamiin kuviin verrattuna – ja hieman suuremmalla resoluutiolla.
Uudessa tutkimuksessa Starkenburg, Aganze ja heidän työtoverinsa simuloivat tähtivirtoja, antoivat niiden olla vuorovaikutuksessa pimeän aineen möhkäleiden kanssa rakojen luomiseksi ja sitten luoneet pilahavaintoja näistä aukoista. Lopulta ryhmä päätteli, että näiden aukkojen pitäisi olla havaittavissa Rooman avaruusteleskoopin tulevissa kuvissa. He arvioivat myös, että uusi kaukoputki toimittaa nämä tiedot tehokkaasti vain tunnin sisällä havainnointiajasta.
Kun aika koittaa, tutkijat aikovat myös tutkia Andromedaa ympäröivää pimeän aineen kehää. Vaikka pimeän aineen halot ympäröivät kaikkia galakseja, mukaan lukien Linnunrata, tutkijat epäilevät löytävänsä todisteita pienemmistä osahaloista, joita nykyiset mallit ennustavat.
"Odotamme pienempien pimeän aineen halojen olevan vuorovaikutuksessa pallomaisten klusterivirtojen kanssa", Starkenburg sanoi. "Jos näitä osahaloja on muissa galakseissa, ennustamme, että tulemme näkemään aukkoja pallomaisissa klusterivirroissa, jotka todennäköisesti johtuvat näistä osahaloista. Se antaa meille uutta tietoa pimeästä aineesta, mukaan lukien millaisia pimeän aineen haloja on läsnä ja mitkä ovat niiden massat.
NASAn Nancy Grace Roman Space Telescope Research and Support Participation Opportunities -ohjelman rahoituksella Starkenburg on jo luomassa pohjaa pimeän aineen tutkimukselle siihen liittyvän hankkeen kautta.
"Se tiimi aikoo mallintaa kuinka pallomaiset klusterit muodostuvat tähtivirroiksi kehittämällä paljon yksityiskohtaisemman teoreettisen kehyksen", hän sanoi.
Roomalaisen avaruusteleskoopin simuloitu näkymä Andromedan galaksiin. Tulevan Nancy Gracen roomalaisen avaruusteleskoopin laajakenttälaitteen laaja jalanjälki osoittaa, kuinka paljon sen kamera pystyi havaitsemaan yhdessä kuvassa. (Wide Field Instrumentissa on 18 neliöilmaisinta.) Tämän jalanjäljen sisällä on simuloitu roomalainen kuva. Tausta on maan päällä oleva kuva Andromedan galaksin päälevystä Digitized Sky Surveysta. Valokuva täysikuusta NASAn Lunar Reconnaissance Orbiterista toimitetaan mittakaavassa. Andromedan halkaisija on taivaalla noin 3 astetta, kun taas Kuun halkaisija on noin 0.5 astetta. (Todellisuudessa Kuu on paljon pienempi kuin Andromeda, mutta se on myös paljon lähempänä.) Wide Field Instrumentin jalanjälki kaappaa 0.28 neliöastetta taivasta yhdellä laukauksella. Andromeda on spiraaligalaksi, joka on kooltaan ja rakenteeltaan samanlainen kuin Linnunrata-galaksi, mutta on massiivisempi. Se sijaitsee noin 2.5 miljoonan valovuoden päässä Maasta. (Kuva: NASA, NASA-GSFC, ASU, Robert Gendler DSS)
Pimeää ainetta etsiessään jotkut astrofyysikot ovat aiemmin keskittyneet tähtivirtojen aukkoihin – alueisiin, joissa rakenteet ovat niin ohuita, että on mahdollista havaita pimeän aineen möykkyjen aiheuttamia häiriöitä. Mutta toistaiseksi tähtitieteilijät ovat tutkineet vain näitä aukkoja Linnunradassa. Kun roomalainen avaruusteleskooppi ottaa kuvia naapuristamme Andromeda-galaksista, tutkijat laajentavat huomattavasti kasvavaa ohuiden tähtivirtojen otosta, mikä saattaa johtaa lisätietoihin pimeän aineen konkreettisista ominaisuuksista.
"Omassa galaksissamme on tähtivirtoja, joissa näemme aukkoja, jotka saattavat johtua pimeästä aineesta", sanoi Northwesternin Tjitske Starkenburg, joka oli tutkimuksen mukana. "Mutta nämä aukot voidaan muodostaa myös muilla keinoin. Uusi tutkimuksemme osoittaa, että voimme tarkkailla näitä aukkoja lähellä olevissa galakseissa kuin omassamme. Tämä antaa meille parempia tilastoja näistä aukoista, mikä lopulta auttaa meitä ymmärtämään paremmin pimeän aineen möykkyjen mahdollista olemassaoloa ja ominaisuuksia."
Starkenburg on apulaisprofessori Northwesternin astrofysiikan monitieteisen tutkimuksen ja tutkimuksen keskuksessa (CIERA). Christian Aganze, tutkijatohtori Stanfordin yliopistosta, on tutkimuksen johtava kirjoittaja.
Hiukkaseksi oletettua pimeää ainetta ei voida vielä tarkkailla suoraan, koska se ei säteile, heijasta, taita tai absorboi valoa. Koska kukaan ei näe sitä, tutkijoiden on etsittävä muita vihjeitä selvittääkseen, onko se todella siellä.
"Näemme pimeän aineen vaikutuksen galakseihin", Aganze sanoi. "Esimerkiksi kun mallinnetaan galaksien pyörimistä, tarvitsemme lisämassaa selittämään niiden pyörimisen. Pimeä aine voi tarjota puuttuvan massan."
Tähtitieteilijät ovat erityisen toiveikkaita, että vihjeitä saattaa olla piilossa pallomaisista klusteista, tiukasti sidotuista kymmenien tai miljoonien tähtien ryhmistä roikkuvien pitkänomaisten tähtivirtojen sisällä. Tutkijoiden mukaan pimeän aineen möykky voi tunkeutua tähtivirtojen läpi luoden aukkoja. Näitä aukkoja tutkimalla tähtitieteilijät pyrkivät paljastamaan pimeän aineen merkkejä.
"Syy, miksi nämä virrat ovat mielenkiintoisimpia nähdä näiden pimeän aineen möykkyjen vaikutukset, on kaksijakoinen", Starkenburg sanoi. "Ensinnäkin nämä virrat "elävät" galaksin äärimmäisillä ulkoalueilla, missä muuten on hyvin vähän rakennetta. Ja toiseksi, nämä virrat ovat luonnostaan hyvin ohuita, koska ne muodostuivat tiheistä tähtijoukoista, mikä tarkoittaa, että näet aukot tai kaikki häiriöt paljon helpommin.
Tähän mennessä olemassa olevat avaruudessa ja maassa sijaitsevat teleskoopit ovat rajoittaneet etsinnän pieneen määrään pallomaisia klusterivirtoja Linnunradan sisällä. Mutta roomalainen avaruusteleskooppi, joka sijoitetaan miljoonan mailin etäisyydelle Maasta, antaa tähtitieteilijöille mahdollisuuden etsiä lähigalakseista pallomaisia tähtijoukkoja ensimmäistä kertaa. Romanin laajakenttäinstrumentissa on 18 ilmaisinta, jotka tuottavat kuvia 200 kertaa Hubble-avaruusteleskoopin lähi-infrapunakameran tuottamiin kuviin verrattuna – ja hieman suuremmalla resoluutiolla.
Uudessa tutkimuksessa Starkenburg, Aganze ja heidän työtoverinsa simuloivat tähtivirtoja, antoivat niiden olla vuorovaikutuksessa pimeän aineen möhkäleiden kanssa rakojen luomiseksi ja sitten luoneet pilahavaintoja näistä aukoista. Lopulta ryhmä päätteli, että näiden aukkojen pitäisi olla havaittavissa Rooman avaruusteleskoopin tulevissa kuvissa. He arvioivat myös, että uusi kaukoputki toimittaa nämä tiedot tehokkaasti vain tunnin sisällä havainnointiajasta.
Kun aika koittaa, tutkijat aikovat myös tutkia Andromedaa ympäröivää pimeän aineen kehää. Vaikka pimeän aineen halot ympäröivät kaikkia galakseja, mukaan lukien Linnunrata, tutkijat epäilevät löytävänsä todisteita pienemmistä osahaloista, joita nykyiset mallit ennustavat.
"Odotamme pienempien pimeän aineen halojen olevan vuorovaikutuksessa pallomaisten klusterivirtojen kanssa", Starkenburg sanoi. "Jos näitä osahaloja on muissa galakseissa, ennustamme, että tulemme näkemään aukkoja pallomaisissa klusterivirroissa, jotka todennäköisesti johtuvat näistä osahaloista. Se antaa meille uutta tietoa pimeästä aineesta, mukaan lukien millaisia pimeän aineen haloja on läsnä ja mitkä ovat niiden massat.
NASAn Nancy Grace Roman Space Telescope Research and Support Participation Opportunities -ohjelman rahoituksella Starkenburg on jo luomassa pohjaa pimeän aineen tutkimukselle siihen liittyvän hankkeen kautta.
"Se tiimi aikoo mallintaa kuinka pallomaiset klusterit muodostuvat tähtivirroiksi kehittämällä paljon yksityiskohtaisemman teoreettisen kehyksen", hän sanoi.
- SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
- PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
- PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
- PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
- Lähde: https://www.nanowerk.com/news2/space/newsid=64454.php
