Bildkredit: Chandra
En ny bild som tagits av röntgenobservatoriet Chandra hjälper astronomer att förstå sammansättningen av mörk materia i universum. Röntgenuppgifterna visar att densiteten hos den mörka materien ökar smidigt hela vägen till centrum av galaxen, vilket matchar förutsägelser om modellen "kall mörk materia". Denna modell får sitt namn från antagandet att de mörka materialpartiklarna rörde sig långsamt när galaxerna först bildades och interagerar med normal materia endast genom tyngdkraften.
Astronomer har använt NASAs Chandra röntgenobservatorium för att göra den mest detaljerade sonden ännu om fördelningen av mörk materia i ett massivt galaxklynge. Deras resultat indikerar att cirka 80 procent av ämnet i universum består av kall mörk materia - mystiska subatomära partiklar som finns kvar från det täta tidiga universum.
Chandra observerade ett kluster av galaxer kallade Abell 2029 som ligger ungefär en miljard ljusår från jorden. Klustret består av tusentals galaxer inneslutna i ett gigantiskt moln av varm gas och en mängd mörk materia som motsvarar mer än hundra biljoner Suns. I mitten av detta kluster finns en enorm, elliptiskt formad galax som tros ha bildats från sammanslagningarna av många mindre galaxer. Röntgendata visar att densiteten för mörk materia ökar smidigt hela vägen in i klusterens centrala galax. Denna upptäckt överensstämmer med förutsägelserna av kalla mörka materialmodeller och strider mot andra mörka materialmodeller som förutspår en utjämning av mängden mörk materia i mitten av klustret.
"Jag blev verkligen förvånad över hur väl vi kunde mäta den mörka materien så djupt in i kärnan i ett rikt kluster," sade Aaron Lewis från University of California, Irvine, huvudförfattare till ett papper som beskriver resultaten i en nyutgåva av The Astrophysical Journal. "Vi har fortfarande väldigt lite idé om den exakta naturen hos dessa partiklar, men våra resultat visar att de måste bete sig som kall mörk materia."
Kall mörk materia får sitt namn från antagandet att partiklarna av mörk materia rörde sig långsamt när galaxer och galaxkluster började bildas. Mörkmaterialpartiklar interagerar med varandra och "normal" materia endast genom gravitation.
Astronomernas framgång med att placera så snäva begränsningar på fördelningen av mörk materia berodde delvis på Chandras förmåga att göra en hög upplösningsintensitet och temperaturkarta, dels på grund av deras val av mål. Klustret och den centrala galaxen är ovanligt regelbundna, med litet eller inget tecken på störningar.
Den heta gasen i ett kluster hålls i klustret främst av den mörka materiens allvar, så fördelningen av den heta gasen bestäms av den för den mörka materiens. Genom att exakt mäta fördelningen av röntgenstrålar från den heta gasen kunde astronomerna göra den bästa mätningen ännu av fördelningen av mörk materia i det inre området i en galaxklynge.
”Även om Abell 2029 kan vara tråkigt för den genomsnittliga personen att titta på,” sa David Buote, en medförfattare till tidningen, ”är det en ren glädje för astrofysiker att studera, eftersom det möjliggör en mycket enkel och korrekt jämförelse av teori och observation."
Som ett exempel, tidigare observationer av Hydra A-galaxklustret av Larry David från Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i Cambridge, Mass och kollegor fann ett liknande resultat men bevisen på explosiv aktivitet i centrala galaxen gjorde det svårt att dra bestämda slutsatser om den mörka materiens natur. Den mörka materieprofilen som dras för Abell 2029 ger bevis på att Hydra-resultaten är tillförlitliga och är en viktig oberoende bekräftelse av förutsägelser om kalla mörker.
John Stocke från University of Colorado, Boulder, deltog också i denna forskning. Chandra observerade Abell 2029 med ACIS-detektorn i 5,6 timmar den 12 april 2000. NASA: s Marshall Space Flight Center, Huntsville, Ala., Förvaltar Chandra-programmet för Office of Space Science, NASA: s huvudkontor, Washington. Northrop Grumman från Redondo Beach, Kalifornien, tidigare TRW, Inc., var den främsta utvecklingsentreprenören för observatoriet. Smithsonian Astrophysical Observatory kontrollerar vetenskap och flygoperationer från Chandra X-ray Center i Cambridge, Mass.
Originalkälla: Chandra News Release
