Bildnachweis: Chandra
Ein neues Bild des Chandra-Röntgenobservatoriums hilft Astronomen, die Zusammensetzung der Dunklen Materie im Universum zu verstehen. Die Röntgendaten zeigen, dass die Dichte der dunklen Materie bis zum Zentrum der Galaxie gleichmäßig ansteigt, was den Vorhersagen des Modells der „kalten dunklen Materie“ entspricht. Dieses Modell hat seinen Namen von der Annahme, dass sich die Teilchen der dunklen Materie bei der ersten Bildung von Galaxien langsam bewegten und nur durch die Schwerkraft mit normaler Materie wechselwirken.
Astronomen haben das Chandra-Röntgenobservatorium der NASA verwendet, um die bislang detaillierteste Sonde für die Verteilung dunkler Materie in einem massiven Galaxienhaufen zu erstellen. Ihre Ergebnisse zeigen, dass etwa 80 Prozent der Materie im Universum aus kalter dunkler Materie besteht - mysteriösen subatomaren Teilchen, die vom dichten frühen Universum übrig geblieben sind.
Chandra beobachtete einen Galaxienhaufen namens Abell 2029, der sich etwa eine Milliarde Lichtjahre von der Erde entfernt befindet. Der Cluster besteht aus Tausenden von Galaxien, die von einer riesigen Wolke heißen Gases umgeben sind, und einer Menge dunkler Materie, die mehr als hundert Billionen Sonnen entspricht. Im Zentrum dieses Clusters befindet sich eine riesige, elliptisch geformte Galaxie, die vermutlich aus den Zusammenschlüssen vieler kleinerer Galaxien entstanden ist. Die Röntgendaten zeigen, dass die Dichte der dunklen Materie bis in die Zentralgalaxie des Clusters gleichmäßig ansteigt. Diese Entdeckung stimmt mit den Vorhersagen von Modellen für kalte dunkle Materie überein und steht im Gegensatz zu anderen Modellen für dunkle Materie, die eine Abflachung der Menge an dunkler Materie in der Mitte des Clusters vorhersagen.
"Ich war wirklich überrascht, wie gut wir die dunkle Materie so tief im Kern eines reichen Clusters messen konnten", sagte Aaron Lewis von der University of California in Irvine, Hauptautor eines Papiers, das die Ergebnisse in einer kürzlich erschienenen Ausgabe von The beschreibt Astrophysikalisches Journal. "Wir haben noch sehr wenig Ahnung von der genauen Natur dieser Partikel, aber unsere Ergebnisse zeigen, dass sie sich wie kalte dunkle Materie verhalten müssen."
Kalte dunkle Materie hat ihren Namen von der Annahme, dass sich die Teilchen der dunklen Materie langsam bewegten, als sich Galaxien und Galaxienhaufen zu bilden begannen. Teilchen der Dunklen Materie interagieren miteinander und „normale“ Materie nur durch die Schwerkraft.
Der Erfolg der Astronomen bei der Festlegung derart enger Einschränkungen für die Verteilung der Dunklen Materie war zum Teil auf Chandras Fähigkeit zurückzuführen, eine hochauflösende Intensitäts- und Temperaturkarte zu erstellen, und zum Teil auf die Wahl eines Ziels. Der Cluster und die Zentralgalaxie sind ungewöhnlich regelmäßig und weisen kaum oder keine Anzeichen von Störungen auf.
Das heiße Gas in einem Cluster wird hauptsächlich durch die Schwerkraft der dunklen Materie im Cluster gehalten, sodass die Verteilung des heißen Gases durch die der dunklen Materie bestimmt wird. Durch genaue Messung der Verteilung der Röntgenstrahlen des heißen Gases konnten die Astronomen die bisher beste Messung der Verteilung der dunklen Materie im inneren Bereich eines Galaxienhaufens durchführen.
"Während Abell 2029 für den Durchschnittsbürger langweilig sein könnte", sagte David Buote, Mitautor des Papiers, "ist es für Astrophysiker eine reine Freude, zu studieren, da es einen sehr einfachen und genauen Vergleich von Theorie und Theorie ermöglicht." Überwachung."
Als Beispiel haben frühere Beobachtungen des Hydra A-Galaxienhaufens durch Larry David vom Harvard-Smithsonian-Zentrum für Astrophysik in Cambridge, Massachusetts, und Kollegen ein ähnliches Ergebnis gefunden, aber der Nachweis einer explosiven Aktivität in der Zentralgalaxie machte es schwierig endgültige Schlussfolgerungen über die Natur der dunklen Materie ziehen. Das für Abell 2029 abgeleitete Profil der dunklen Materie liefert Hinweise darauf, dass die Hydra-Ergebnisse zuverlässig sind und eine wichtige unabhängige Bestätigung für Vorhersagen der kalten dunklen Materie darstellen.
John Stocke von der University of Colorado in Boulder war ebenfalls an dieser Forschung beteiligt. Chandra beobachtete Abell 2029 am 12. April 2000 5,6 Stunden lang mit dem ACIS-Detektor. Das Marshall Space Flight Center der NASA, Huntsville, Ala., Verwaltet das Chandra-Programm für das Office of Space Science, NASA-Hauptquartier, Washington. Northrop Grumman aus Redondo Beach, Kalifornien, ehemals TRW, Inc., war der Hauptentwicklungsauftragnehmer für das Observatorium. Das Smithsonian Astrophysical Observatory kontrolliert Wissenschaft und Flugbetrieb vom Chandra X-ray Center in Cambridge, Massachusetts.
Originalquelle: Chandra-Pressemitteilung
