Metoda ważenia ilości materii w gromadach galaktyk – największych obiektach w naszym Wszechświecie – wykazała równowagę między ilościami gorącego gazu, gwiazd i innej materii.
Wyniki są pierwszymi, które wykorzystują dane obserwacyjne do pomiaru tej równowagi, co było teoretyzowane 20 lat temu i dostarczą nowy wgląd w związek między zwykłą materią, która emituje światło i ciemną materią, a tym, jak nasz Wszechświat się rozszerza.
W nowym badaniu, opublikowanym w „Nature Communications”, międzynarodowy zespół, kierowany przez astrofizyków z Uniwersytetu Michigan w USA i Uniwersytetu w Birmingham w Wielkiej Brytanii, wykorzystał dane z Local Cluster Substructure Survey (LoCuSS) do pomiaru połączeń między trzema głównymi składnikami masy, które zawierają gromady galaktyk – ciemną materią, gorącym gazem i gwiazdami.
Członkowie zespołu badawczego spędzili 12 lat na gromadzeniu danych, które obejmują współczynnik 10 mln długości fali, przy użyciu satelitów Chandra i XMM-Newton, przeglądu całego nieba ROSAT, teleskopu Subaru, United Kingdom Infrared Telescope (UKIRT), teleskopu Mayall, Sunyaev Zeldovich Array i satelity Planck. Korzystając z zaawansowanych modeli statystycznych i algorytmów, stworzonych przez dr Arya Farahi podczas jego studiów doktoranckich, zespół był w stanie stwierdzić, że suma gazu i gwiazd w gromadach, które badali, jest niemal stałą częścią masy ciemnej materii. Oznacza to, że w miarę powstawania gwiazd ilość dostępnego gorącego gazu zmniejszy się proporcjonalnie.
Potwierdza to prognozy dominującej teorii zimnej ciemnej materii. Wszystko jest spójne z naszym obecnym rozumieniem Wszechświata – powiedział dr Farashi.
Dr Graham Smith, główny badacz LoCuSS, mówi: pewna ilość materii we Wszechświecie zapada się, tworząc gromady galaktyk. Ale gdy się uformują, gromady te są „zamkniętymi pudełkami”. Gorący gaz ma albo uformowane gwiazdy, albo nadal pozostaje w postaci gazu, ale ogólna ilość pozostaje stała.
Odkrycia będą kluczowe dla wysiłków astronomów starających się mierzyć właściwości Wszechświata jako całości. Dzięki lepszemu zrozumieniu wewnętrznej fizyki gromad galaktyk, naukowcy będą mogli lepiej zrozumieć zachowanie ciemnej energii i procesy związane z ekspansją Wszechświata.
Gromady galaktyk z natury są fascynujące, ale pod wieloma względami nadal są to tajemnicze obiekty. Rozszyfrowanie złożonej astrofizyki rządzącej tymi obiektami otworzy wiele drzwi do szerszego zrozumienia Wszechświata. Zasadniczo, jeżeli chcemy móc twierdzić, że rozumiemy Wszechświat, musimy zrozumieć gromady galaktyk – dodaje dr Smith.
Dane badane przez zespół wzrosną o kilka rzędów wielkości w nadchodzących dziesięcioleciach dzięki teleskopom nowej generacji, takim jak Large Synoptic Survey Telescope (LSST), który jest obecnie budowany w Chile oraz e-ROSITA, nowemu satelicie rentgenowskiemu. Obydwa powinny rozpocząć swoją pracę w latach 20.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej:
Scientists weigh the balance of matter in galaxy clusters
Detection of anti-correlation of hot and coldbaryons in galaxy clusters
Źródło: University of Birmingham
