Галактически радио струи и тъмна материя

Активна галактика, Херкулес А, показваща обширни радио струи. Изображение чрез NRAO.

Активна галактика, Херкулес А, показваща обширни радио струи. Изображение чрез NRAO.


Астрономите са използвали космическото микровълново излъчване - послесвечението на Големия взрив - за локализиране на места с невидима тъмна материя в нашата Вселена. Както се случва, местоположенията на тъмната материя корелират с местата, където струи от материал от центровете на масивни активни галактики се движат с почти светлинна скорост. Рупърт Алисън от Оксфордския университет ръководи изследването, което той представи тази седмица (6 юли 2015 г.) на Националната астрономическа среща в Уелс.

Мистериозната тъмна материя представлява около 26% от енергийното съдържание на Вселената. В съвременните теории за Вселената галактиките са се образували около концентрации на тъмна материя, когато Вселената е била млада. Тъмната материя е невидима и никой не знае точно какво е тя. Но той има гравитационен ефект: петно ​​от тъмна материя привлича нормалната материя (като електрони, протони и неутрони) чрез собствената си гравитация. В крайна сметка, днешните астрономи вярват, че това привличане от тъмната материя събра материала, необходим за създаването на галактики и техните звезди.


Докато астрономите гледат навън в космоса - и следователно назад във времето - те виждат, че много от най -големите галактики саактивни галактикис активни свръхмасивни черни дупки в техните ядра. В този по -ранен период от Вселената газът, падащ към централните черни дупки на галактиките, се изхвърля катоструина частици и радиация. Струите често се простират на милиони светлинни години от тяхната приемна галактика-далеч по-голяма от самата галактика. Материалът в струите се движи навън от ядрото на галактиката с почти светлинна скорост.

Около тъмната материя се образуват галактики; следователно, най-масивните галактики-тези, които определяме като активни галактики, с активни централни черни дупки и придружаващи ги струи-се очаква да се намират в региони на нашата Вселена с по-високи от средните концентрации на тъмна материя.

Но тъй като тъмната материя е невидима, изпробването на тази идея не е лесно.

Част от тъмната материя може да бъде открита чрез гравитационни лещи, тоест въздействието върху светлината на мощни гравитационни полета, както е описано от общата теория на относителността на Айнщайн. Наблюдението как тъмната материя изкривява светлината позволява на астрономите да изведат местоположението й и да измерват нейната маса.




Както се случва, вселената също има това, което Рупърт Алисън и неговият екип описват като „идеална референтна карта“-космически микровълнов фон (CMB) или всеобхватно ехо от Големия взрив. CMB е реликва от образуването на космоса. Това емоментална снимкана Вселената, каквато е била само 400 000 години след Големия взрив. Светлината от тази епоха е отнела повече от 13 милиарда години, за да достигне до нас.

Чрез анализ на фините изкривявания в CMB, Рупърт Алисън, Сам Линдзи (Оксфорд) и Блейк Шервин (Калифорнийския университет в Бъркли) успяха да локализират плътни участъци от тъмна материя.

Примерна карта за леща на CMB (отгоре) и карта за свръхплътност на радиото (отдолу)

Примерна карта за леща на CMB (отгоре) и карта за свръхплътност на радиото (отдолу)


Светлината, идваща от това много ранно време, пътува през по -голямата част от Вселената безпрепятствено. Тъпавата тъмна материя обаче упражнява малко гравитационно придърпване на светлината, като я отклонява леко от права линия, по-скоро както лещата в чифт очила.


Както се подозира, тъмната материя се открива там, където мощните радио струи от активните галактики са по-често срещани-разкривайки дълбоко корелираща връзка между най-масивните галактики днес и последващото сияние на Големия взрив.

Г -н Алисън коментира:

Без тъмна материя не биха се образували големи галактики и свръхмасивни черни дупки не биха съществували. И без черни дупки не бихме видели междугалактически струи. Така че открихме друг признак за това как тъмната материя оформя днешната вселена.

Сега тези учени се надяват да използват нови инструменти, за да подобрят своите измервания и по -ясно да разберат как се променят радио струите и техните галактики в историята на Вселената. Те са, че телескопи катоРазширено ACTPolиМасив от квадратни километрище предостави допълнителни данни, за да превърне тази надежда в реалност.


В крайна сметка: Астрономите използваха последващото сияние на Големия взрив - космическия микровълнов фон (CMB) - за локализиране на места с невидима тъмна материя в нашата Вселена. Тъмната материя може да се намери на места, където галактическите струи, движещи се със скорост на светлината, се простират от центъра на активните галактики. Това има смисъл според съвременните теории за Вселената, които казват, че най -масивните галактики трябва да се образуват около най -плътните концентрации на тъмна материя.

Чрез Кралското астрономическо дружество