Astronomowie wykorzystujący dane z kosmicznego teleskopu Hubble’a zastosowali rewolucyjną metodę wykrywania ciemnej materii w gromadach galaktyk. Metoda ta pozwala astronomom „widzieć” rozkład ciemnej materii bardziej precyzyjnie, niż jakakolwiek inna metoda stosowana do tej pory i mogłaby zostać wykorzystana do zbadania ostatecznej natury ciemnej materii.
Przez ostatnie dziesięciolecia astronomowie próbowali zrozumieć prawdziwą naturę tajemniczej substancji, która składa się na większość materii we Wszechświecie – ciemnej materii – i odwzorować jej rozkład we Wszechświecie. Obecnie dwoje astronomów z Australii i Hiszpanii wykorzystało dane z Frontier Fields na teleskopie Hubble’a, aby dokładnie zbadać rozkład ciemnej materii.
Światło wewnątrz gromady jest produktem ubocznym oddziaływań między galaktykami. W trakcie tych interakcji gwiazdy zostają wyrwane ze swoich galaktyk i swobodnie płyną w gromadzie. Gdy uwolnią się od galaktyk, kończą tam, gdzie znajduje się większość masy gromady, głównie ciemnej materii.
Zarówno ciemna materia jak i odizolowane gwiazdy, które tworzą światło wewnątrz gromady, działają jak bezkolizyjne składniki. Podążają one za potencjałem grawitacyjnym samej gromady. Badanie wykazało, że światło wewnątrz gromady jest wyrównane z ciemną materią, śledząc jej rozkład dokładniej, niż jakakolwiek inna metoda wykorzystująca dotychczas używane wskaźniki świecenia.
Metoda ta jest również wydajniejsza, niż bardziej złożona metoda soczewkowania grawitacyjnego. Podczas, gdy ta ostatnia wymaga zarówno dokładnej rekonstrukcji soczewki, jak i czasochłonnych kampanii spektroskopowych, metoda przedstawiona przez Mireię Montes wykorzystuje tylko głębokie obrazowanie. Oznacza to, że w tej samej ilości czasu obserwacyjnego za pomocą nowej metody można badać więcej gromad.
Wyniki badań przedstawiają możliwość eksploracji ostatecznej natury ciemnej materii. Jeżeli ciemna materia oddziałuje ze sobą, można to wykryć jako małe odchylenia w rozkładzie ciemnej materii w porównaniu do słabej poświaty gwiazd. Obecnie wszystko, co wiadomo na temat ciemnej materii to to, że wydaje się oddziaływać z grawitacyjnie z regularną materią, ale nie w żaden inny sposób. Stwierdzenie, że będzie ona współoddziaływać, będzie mieć istotne ograniczenia dla jej tożsamości.
Na razie Montes i Trujillo planują przeprowadzić więcej przeglądów pierwotnych sześciu gromad aby sprawdzić, czy ich metoda jest dokładna. Kolejnym ważnym testem ich metody będzie obserwacja i analiza dodatkowych gromad galaktyk przez inne zespoły badawcze, aby uzupełnić zestaw danych i potwierdzić ich wyniki.
Zespół może również oczekiwać zastosowania tych samych technik z wykorzystaniem przyszłych teleskopów kosmicznych, takich jak teleskop Jamesa Webba, które będą posiadały jeszcze bardziej czułe instrumenty zdolne do rozpoznawania słabego światła wewnątrz gromady w odległym Wszechświecie.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej:
Faint starlight in Hubble images reveals distribution of dark matter
Źródło: HST
Na zdjęciu: Światło wewnątrz gromady Abell S1063. Źródło: HST
