Astronomové si všimnou „nemožného“ pátého obrázku odemknutí tajemství temné hmoty

Astronomové studující vzácný kříž Einstein narazili na nemožný „pátý obrázek“, který by neměl existovat – a odhalil něco mimořádného.

Pečlivá analýza ukázala, že podivné světelné vzor lze vysvětlit pouze přítomností obrovského skrytého halo tmavé hmoty, která ohýbala záře galaxie.

Objev kosmické anomálie

Když Rutgers teoretický astrofyzik Charles Keeton poprvé viděl neobvyklý obraz sdílený jeho kolegou, byl fascinován.

„Už jste někdy viděli Einsteinský kříž s obrázkem uprostřed?“ Zeptal se jeho kolega Andrew Baker s odkazem na zřídka vidět kosmickou konfiguraci.

Keeton ne. Důsledky byly obrovské.

„Řekl jsem, dobře, to se nemělo stát,“ řekl Keeton, viceprezident pro zážitkové učení na Rutgers University-New Brunswick. „Nemůžete získat pátý obrázek ve středu, pokud se děje něco neobvyklého s hmotou, která ohýbá světlo.“

Einstein Cross Mystery

„Einstein Cross“ je zřídka viditelná kosmická konfigurace, ve které je světlo od vzdálené galaxie ohnuto gravitací galaxií před ní a vytváří čtyři obrázky. Ale další obraz v tomto Einsteinově kříži poukázal na „něco neobvyklého“, což se ukázalo jako masivní skryté halo temné hmoty. Existence této neviditelné struktury lze odvodit pouze pomocí pečlivého počítačového modelování a analýzy.

Dark Matter Halo odhalena

Objev, který provedl mezinárodní tým, který zahrnuje Keeton, Baker a Rutgers Graduate Student Lana Eid, je nyní publikován v The Astrofyzikální deník.

Temná hmota tvoří většinu záležitosti ve vesmíru, ale nelze ji vidět přímo. „Víme, že je to jen kvůli tomu, jak to ovlivňuje věci, které vidíme, jako je způsob, jakým se ohýbá světlo od vzdálených galaxií,“ řekl Baker, významný profesor na ministerstvu fyziky a astronomie ve škole umění a věd a spoluautor studie. „Tento objev nám dává vzácnou šanci studovat tuto neviditelnou strukturu podrobně.“

První stopy z Francie

První krok k tomuto objevu byl učiněn ve Francii.

„Byli jsme jako:“ Co to sakra? „Řekl Pierre Cox, francouzský astronom, výzkumný ředitel Francouzského národního centra pro vědecký výzkum a hlavní autor studie, který nejprve spatřil anomálii v datech ze severního rozšířeného milimetrového pole (Noema) radio teleskopů ve francouzských Alpách.

„Vypadalo to jako kříž a ve středu byl tento obrázek,“ řekl Cox. „Věděl jsem, že jsem to nikdy předtím neviděl.“

Rozmotání pátého obrázku

Tým studoval vzdálenou, zaprášenou galaxii s názvem Hers-3. Použití Noema a Atacama velkého milimetru/submillimetru (Alma) V Chile viděli, že světlo z jejího-3 se rozdělilo na pět než na čtyři obrázky. Nejprve si mysleli, že by to mohla být závada v datech. Ale pátý obrázek by neodešel.

„Snažili jsme se toho zbavit,“ řekl Cox. „Mysleli jsme si, že to byl problém s nástrojem. Ale bylo to skutečné.“

Počítačové modely odhalují neviditelné

Počítačové modelování gravitační čočky Keeton a Eid ukázalo, že čtyři viditelné galaxie v popředí, které způsobují gravitační ohýbání, nedokázaly vysvětlit podrobnosti o vzoru pěti obrazu. Pouze s přidáním velké, neviditelné hmoty, v tomto případě halo temné hmoty, by se mohl model shodovat s pozorováním.

„Vyzkoušeli jsme každou rozumnou konfiguraci pomocí viditelných galaxií a žádný z nich nepracoval,“ řekl Keeton, také profesor na katedře fyziky a astronomie a spoluautor studie. „Jediným způsobem, jak se zarovnat matematiku a fyzika, bylo přidat halo temné hmoty. To je síla modelování. Pomáhá odhalit, co nevidíte.“

Přírodní kosmická laboratoř

Neobvyklá konfigurace nevypadá jen skvěle: Vědci uvedli, že je vědecky cenná. Účinek čočky zvětšuje galaxii na pozadí, což astronomům umožňuje studovat její strukturu podrobněji než obvykle. Nabízí také vzácnou šanci dozvědět se o temné hmotě, která obklopuje galaxie v popředí.

„Tento systém je jako přírodní laboratoř,“ řekl Cox. „Můžeme studovat jak vzdálenou galaxii, tak neviditelnou záležitost, která ohýbá její světlo.“

Eid, postgraduální studentka Rutgers, která sleduje svůj doktorský titul a spoluautorku studie, uvedla, že její zapojení do výzkumného projektu bylo od začátku do konce vzrušující.

„Byl jsem nadšený, že jsem se připojil k tomuto projektu jako postgraduální student, zejména proto, že se jedná o fascinující systém čočky, který se rozvíjel, jak se naše modely vyvíjely,“ řekl Eid. „Spolupráce napříč kontinenty a časovými pásmy mě naučila hodnotu různých odborných znalostí a výzkumných stylů při plném porozumění novému objevu.“

Předpovědi a budoucí testy

Tým dokonce předpovídal, že v budoucích pozorováních by mohlo být viditelné více funkcí, jako je odtok z galaxie. Pokud jsou tyto předpovědi potvrzeny, bylo by to silná ověření jejich modelů. Pokud ne, stále by je to naučilo něco nového.

„Je to falšovatelná předpověď,“ řekl Keeton. „Když se podíváme a nevidíme to, budeme se muset vrátit na rýsovací prkno. Takto věda funguje.“

Baker uvedl, že objev byl kriticky povolen mezinárodní spoluprací i federální podporou USA pro vědu. „Alma v Chile a velmi velké pole (VLA) v Novém Mexiku jsou podporovány Národní vědeckou nadací a Hubbleový vesmírný dalekohled je podporován NASA;; Všichni hráli v této práci zásadní role, “řekl.„ Doufáme, že takové objevy budou i nadále dobře povolit do budoucnosti. “

Reference: „Hers-3: Výjimečný Einstein Cross odhaluje masivní temnou hmotu Halo“ od P. Cox, Km Butler, Cr Keeton, L. Eid, E. Horso, TJLC Bakx, R. Neri, BM Jones, AJ Baker, AJ Baker, AJ Baker, a. Corsini, L. Marchetti, A. Omont, A. Beelen, R. Gazzi, D. Ismail, Rj Ivison, M. Krips, Md Lehnert, H. Messiah, D. Riechers, C. Vlahas, A. Weiss, P. van der Welf a C. září, září, Astrofyzikální časopis.
Dva: 10,3847/1538-4357/ADF204

Nikdy nezmeškáte průlom: Připojte se k zpravodaji Scitechdaily.