Изображение предоставлено: Chandra
Новое изображение, полученное рентгеновской обсерваторией Чандра, помогает астрономам понять состав темной материи во Вселенной. Рентгеновские данные показывают, что плотность темной материи плавно увеличивается вплоть до центра галактики, что соответствует предсказаниям модели «холодной темной материи». Эта модель получила свое название от предположения, что частицы темной материи двигались медленно, когда галактики только образовались, и взаимодействуют с нормальной материей только через гравитацию.
Астрономы использовали рентгеновскую обсерваторию НАСА «Чандра», чтобы сделать самый детальный анализ распределения темной материи в массивном скоплении галактик. Их результаты показывают, что около 80 процентов вещества во вселенной состоит из холодной темной материи - таинственных субатомных частиц, оставшихся от плотной ранней вселенной.
Чандра наблюдал скопление галактик под названием Абель-2029, расположенное примерно в миллиарде световых лет от Земли. Скопление состоит из тысяч галактик, окруженных гигантским облаком горячего газа, и количеством темной материи, эквивалентным более ста триллионам Солнц. В центре этого скопления находится огромная галактика эллиптической формы, которая, как считается, образовалась в результате слияния многих небольших галактик. Рентгеновские данные показывают, что плотность темной материи плавно увеличивается на всем пути до центральной галактики скопления. Это открытие согласуется с предсказаниями моделей холодной темной материи и противоречит другим моделям темной материи, которые предсказывают выравнивание количества темной материи в центре скопления.
«Я был очень удивлен тем, как хорошо мы можем измерить темную материю так глубоко в ядре богатого скопления», - сказал Аарон Льюис из Калифорнийского университета в Ирвине, ведущий автор статьи, описывающей результаты в недавнем выпуске The. Астрофизический журнал. «У нас еще очень мало идей относительно точной природы этих частиц, но наши результаты показывают, что они должны вести себя как холодная темная материя».
Холодная темная материя получила свое название от предположения, что частицы темной материи двигались медленно, когда галактики и скопления галактик начали формироваться. Частицы темной материи взаимодействуют друг с другом и «нормальной» материей только посредством гравитации.
Успех астрономов в установлении таких жестких ограничений на распределение темной материи был отчасти благодаря способности Чандры составить карту интенсивности и температуры с высоким разрешением, а отчасти благодаря их выбору цели. Скопление и центральная галактика необычайно регулярны, почти без признаков нарушения.
Горячий газ в кластере удерживается в кластере главным образом гравитацией темной материи, поэтому распределение горячего газа определяется распределением темной материи. Точно измеряя распределение рентгеновских лучей от горячего газа, астрономы смогли еще лучше измерить распределение темной материи во внутренней области скопления галактики.
«Хотя Абель 2029 может показаться скучным для среднего человека, - говорит Дэвид Буоте, соавтор статьи, - астрофизикам приятно учиться, потому что он позволяет очень просто и точно сравнить теорию и наблюдение «.
В качестве примера можно привести более ранние наблюдения скопления галактики Hydra A Ларри Дэвидом из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в Кембридже, штат Массачусетс, и его коллегами, которые обнаружили аналогичный результат, но из-за наличия взрывной активности в центральной галактике было трудно сделать определенные выводы о природе темной материи. Профиль темной материи, полученный для Abell 2029, свидетельствует о достоверности результатов Hydra и является важным независимым подтверждением прогнозов холодной темной материи.
Джон Стоук из Университета Колорадо, Боулдер, также принимал участие в этом исследовании. 12 апреля 2000 г. Чандра наблюдал за Абелем 2029 с помощью детектора ACIS в течение 5,6 часов. Центр космических полетов им. Маршалла при НАСА, Хантсвилл, штат Алабама, управляет программой «Чандра» для Управления космических наук в штаб-квартире НАСА в Вашингтоне. Нортроп Грумман из Редондо-Бич, Калифорния, ранее TRW, Inc., был главным подрядчиком по разработке обсерватории. Смитсоновская астрофизическая обсерватория контролирует научные и летные операции из рентгеновского центра Чандра в Кембридже, штат Массачусетс.
Первоначальный источник: пресс-релиз Чандра
