Pro studování astronomů Temná hmotaCluster Bullet je jednou z největších laboratoří ve vesmíru.
Bylo to objeveno téměř náhodou, Slip rentgenových paprsků na obloze, který byl detekován observatoř Einstein NASA v roce 1992 a vzhledem k označení 1e 0657-56. Následná pozorování ve viditelném světle potvrdila, že se jedná o shluk galaxie-roj desítek nebo dokonce stovek galaxií spojených dohromady gravitací a obíháním společného centra. Shluk 1e 0657-56 je slušně daleko od Země; Světlo, které vidíme, opustilo to asi před čtyřmi miliardami let.
Shluk však není jen jeden jednoduchý systém galaxií. K dispozici je hlavní shluk, velký a poněkud protáhlý, s kompaktnějším a sféričtějším subclusterem na jednu stranu, oddělený o více než 1,5 milionu světelných let. Všimněte si, že nejbližší velká galaxie naší vlastní Mléčné dráze je Galaxie Andromeda2,5 milionu světelných let. Představte si, že máte na naší obloze desítky galaxií v méně než polovině této vzdálenosti!
O podpoře vědecké žurnalistiky
Pokud se vám tento článek líbí, zvažte podporu naší oceněné žurnalistiky předplatné. Zakoupením předplatného pomáháte zajistit budoucnost působivých příběhů o objevech a myšlenkách, které dnes formují náš svět.
Hlubší pozorování 1e 0657-56 Přijato pomocí rentgenové observatoře Chandra odhalil, že klastr byl nabitý horkým plynem a myslím tím horký: Většina z toho byla desítky milionů stupňů Celsia. To je běžné v klastrech galaxie, kde se obecně předpokládá, že je přehřátá záření vycházelo z supermassivních černých děrstejně jako obrovské množství kinetické energie absorbované jako galaxie přiblížení ve shluku.
Ale plyn v 1E 0657-56 měl zvláštní strukturu. Stejně jako samotný shluk byl rozdělen do dvou hlavních mraků, oba umístěné mezi hlavní klastr a subcluster. Větší oblak, blížící se hlavního klastru, byl protáhlý a rozptýlený. Ale ten druhý, blíže k kompaktnímu podkluzu, byl menší a měl charakteristický tvar šoku luku, matný kužel podobný tomu, že se loď zůstala, když se loď pohybovala přes vodu.
To znamenalo, že 1e 0657-56 nebyl jediný shluk, ale vlastně dva Klastry, které se nedávno srazily – „nedávné“ v kosmickém měřítku, to znamená: asi 200 miliony až 100 milionů let. K kolizi došlo úchvatně vysokou rychlostí, přičemž dva shluky se do sebe zabouchly při relativní rychlosti asi 4 000 kilometrů za sekundu. To je více než 1 procento rychlosti světla!
Kuželový tvar plynu dal systému přezdívku kuličky, což je také vhodné, protože druhý shluk je menší než druhý a zdá se, že skrz něj vystřelil.
Galaxie jsou malé ve srovnání s velikostí kuličky, takže v něm se fyzicky srazilo jen velmi málo galaxií. V jistém smyslu procházely dva menší shluky pro kosmické objekty přímo přes sebe. Ale horký plyn, který nasáhl prostor mezi galaxiemi v každém shluku, by však narazil čelní. Zatímco galaxie sklouzly relativně nezraněnými, tento horký plyn byl srážkou značně zpomalen. Proto se nachází většina plynu mezi Dva klastry galaxie; Bylo to pozadu na místě rozbíjení mezi dvěma prchavými systémy.
Ale v kuličkách je víc než s okem.
Po celá desetiletí astronomové shromáždili mnoho důkazů o existenci temné hmoty – tajemnou látku, která má hmotu a gravitaci, ale emituje žádné světlo a zřídka, pokud vůbec, interaguje s normální hmotou.
Na kosmickém měřítku tmavá hmota prozrazuje svou přítomnost prostřednictvím své gravitace. Rychlost, při které hvězdy obíhají kolem galaxie, závisí na gravitaci, kterou cítí z galaxie obecně, což zase záleží na tom, kolik hmoty má – to je, kolik toho má. Čím více hmoty, tím silnější je gravitace a čím rychlejší se hvězdná hvězdná. Američtí astronomové Vera Rubin a Kent Ford použili Tento princip v 70. letech 20. století, který ukazuje, že hvězdy v nejvzdálenější části galaxie Andromeda se pohybovaly příliš rychle, vzhledem k měřené hmotě Andromedy. To znamenalo, že existoval halo temné hmoty, ve které byla zabudována galaxie.
V mnoha klastrech galaxie bylo vidět něco podobného: Galaxie se pohybují příliš rychle pro vypočítanou hmotu svého domácího klastru. Měli by odletět do vesmíru, ale místo toho zůstanou na oběžné dráze, což znamená, že tyto klastry je mnohem více hmoty, které nevidíme.
Ať už je temná záležitost, není o tom, že interaguje s normální hmotou, s výjimkou gravitace, a také se předpokládá, že nebude dobře interagovat ani se sebou. To znamená, že pokud máte dva kolizní objekty obklopené temnou hmotou, projde ty halos přímo přes sebe a pokračovat do vesmíru.
Pravděpodobně uvidíte, kam to jde: Cluster Bullet je přesně taková situace, Experiment temné hmoty jen čekám na nás, abychom prozkoumali. Detekce temné hmoty však vyžaduje gravitační trik.
Když paprsek světla prochází objektem s hmotou, gravitace tohoto objektu ohýbá cestu světelného paprsku. U velmi masivních nebo hustých objektů se světlo může výrazně ohýbat. Například světlo z galaxie na pozadí může být pokřiveno do tvaru oblouku nebo být rozděleno na více obrázků. Tento jev se nazývá Silné gravitační čočky Protože se jedná velmi podobně jako skleněná čočka.
Pokud gravitace čočky není tak silná, může stále mírně narušit obraz galaxie na pozadí, ale je těžké vědět, jak zkreslená by mohla být jakákoli jednotlivá galaxie. Tento druh slabého gravitačního čočky lze detekovat statisticky však při pohledu na velké množství galaxií na pozadí a měřením jejich tvarů.
Astronomové mapovali slabě objektivněné galaxie viděné za střelkoukteré pak sledovali ke sledování polohy temné hmoty klastru. To, co našli, bylo úžasné: byl obrovský přebytek hmoty obklopující oba podřízené! To znamenalo, že temná hmota halos subclusters prošla přímo přes sebe, stejně jako teorie předpovídala.
Z tohoto důvodu je kulička považována za téměř všechny astronomové jako kuřák (hříčka velmi zamýšlená) pro existenci temné hmoty, zejména v halos obklopujících galaxie a klastry.
Vědci však nedokončili zkoumání klastru. Mezinárodní tým astronomů to pozoroval s vesmírným dalekohledem James Webb (JWST), což jim umožnilo vidět mnohem více vzdálenějších galaxií na pozadí, které jim zase umožňují mapování tmavé hmoty pomocí gravitačního čočky mnohem podrobněji. Oni zveřejnili své výsledky v Astrofyzikální dopisy v červnu 2025.
Zorné pole JWST je poněkud malé, takže nepozorovali celý shluk, ale stále dokázali posoudit jeho hmotu a zjistili, že celý shluk – stars, horký plyn, tmavá hmota a vše – obsahuje několik set bilionů slunce. To je ve skutečnosti menší než dřívější odhady, které mohou být částečně spojeny s menším zorné pole JWST, ale může být také skutečným výsledkem založeným na jeho ostřejší vizi. Tým v současné době pracuje na analýze dat z JWST i obrovských Tmavá energie Chcete -li zjistit, zda mohou zdokonalit hmotnostní odhad.
Vědci také poznamenávají, že data JWST ukazují, že protáhlý hlavní klastr obsahuje nejméně tři shluky galaxií, zatímco hladší distribuce se očekává. To znamená, že hlavní klastr mohl nedávno podstoupit další srážky, což dále komplikuje již tak složitou historii kuliček.
Neviditelná temná hmota může být, ale to neznamená nezjistitelné. A pokaždé, když nasměrujeme nový dalekohled v Cluster Bullet, dozvíme se o tom více. Uzavíráme se v temné hmotě a brzy, doufejme, že jeho složky budou osvětleny.
