Komunikat prasowy
Pierwsze obserwacje oddziałującej ze sobą ciemnej materii?
Ciemna materia może jednak nie być całkiem ciemna
15 kwietnia 2015
Być może po raz pierwszy zaobserwowano ciemną materię oddziałującą z inną ciemną materią w sposób inny niż poprzez siłę grawitacji. W obserwacjach zderzających się galaktyk, wykonanych za pomocą należącego do ESO teleskopu VLT oraz należącego do NASA/ESA Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, znaleziono intrygujące wskazówki na temat natury tego tajemniczego składnika Wszechświata.
Korzystając z instrumentu MUSE na teleskopie VLT w Chile, a także ze zdjęć z teleskopu Hubble’a pracującego na orbicie, zespół astronomów zbadał jednoczesną kolizję czterech galaktyk w gromadzie Abell 3827. Badacze byli wstanie określić gdzie znajduje się masa w tym systemie i porównać rozmieszczenie ciemnej materii z pozycjami jasnych galaktyk.
Chociaż ciemnej materii nie można zobaczyć, naukowcy mogą wywnioskować jej położenie dzięki technice zwanej soczewkowaniem grawitacyjnym. Zderzenie nastąpiło w miejscu bezpośrednio przed znacznie odleglejszym, niezwiązanym źródłem. Masa ciemnej materii wokół zderzających się galaktyk w znaczny sposób zaburzyła czasoprzestrzeń, zmieniając ścieżki promieni świetlnych docierających do odległej galaktyki tła – oraz zniekształcając jej obraz w charakterystyczne kształty łuków.
Według obecnego stanu wiedzy wszystkie galaktyki znajdują się wewnątrz skupisk ciemnej materii. Bez efektu pochodzącego od grawitacji ciemnej materii, galaktyki takie jak Droga Mleczna, rozpadłyby się na skutek swojej rotacji. Aby tego uniknąć, 85 procent masy Wszechświata [1] musi występować w formie ciemnej materii, której prawdziwa natura ciągle pozostaje tajemnicza.
W przedstawionych badaniach naukowcy obserwowali cztery zderzające się galaktyki i odkryli, że jedno ze skupisk ciemnej materii wydaje się być w tyle za galaktyką, którą otacza. Ciemna materia znajduje się obecnie 5000 lat świetlnych (50 000 bilionów kilometrów) za galaktyką – sonda kosmiczna Voyager, należąca do NASA, potrzebowałaby 90 milionów lat, aby dolecieć tak daleko.
Odstęp pomiędzy ciemną materią, a powiązaną z nią galaktyką jest przewidywany dla zderzeń, w których ciemna materia oddziałuje ze sobą chociaż w niewielki sposób inaczej niż poprzez grawitację [2]. Nigdy wcześniej nie obserwowano ciemnej materii oddziałujące inaczej niż poprzez siłę grawitacji.
Kierownik grupy badawczej badań, Richard Massey z Durham University, wyjaśnia: „Przywykliśmy do myślenia, że ciemna materia po prostu znajduje się dookoła, zajmując się własnymi sprawami, z wyjątkiem przyciągania grawitacyjnego. Ale jeśli ciemna materia została spowolniona podczas tej kolizji, może to być pierwszy dowód na bogatą fizykę w ciemnym sektorze – ukrytym Wszechświecie wszędzie wokół nas.”
Naukowcy wskazują, że potrzebne będą dalsze badania nad innymi efektami, które mogły spowodować opóźnienie. Potrzeba podobnych obserwacji dla większej liczby galaktyk oraz komputerowych symulacji zderzeń pomiędzy galaktykami.
Członkini zespołu, Liliya Williams z University of Minnesota, dodaje: „Wiemy, że ciemna materia istnieje, ze względu na sposób w jaki oddziałuje grawitacyjnie, pomagając kształtować Wszechświat, ale ciągle krępująco mało wiemy na temat tego czym naprawdę jest ciemna materia. Nasze obserwacje sugerują, że ciemna materia może oddziaływać za pomocą sił innych niż grawitacja, co oznacza, że możemy wykluczyć kilka głównych teorii na temat tego czym ciemna materia może być.”
Wyniki badań są zgodne z niedawnymi rezultatami zespołu, który przeanalizował 72 kolizje pomiędzy gromadami galaktyk [3] i odkrył, ze ciemna materia w niewielkim stopniu oddziałuje ze sobą. Nowa praca uwzględnia jednak ruch pojedynczych galaktyk, a nie gromad galaktyk. Naukowcy mówią, że zderzenie pomiędzy galaktykami mogły trwać dłużej niż kolizje obserwowane w poprzednich badaniach – pozwalając efektom od nawet niewielkich sił tarcia odpowiednio narosnąć z upływem czasu i wytworzyć mierzalne opóźnienie [4].
Zebrane razem, oba rezultaty po raz pierwszy pokazują skrajne zachowanie ciemnej materii. Ciemna materia oddziałuje jakoś pomiędzy tymi przypadkami. Massey dodał: „W końcu przyglądamy się ciemnej materii z różnych stron – obejmując ją wiedzą z dwóch kierunków”.
Uwagi
[1] Astronomowie ustalili, że łączna zawartość masy/energii Wszechświata jest podzielona w proporcjach: 68% ciemnej energii, 27% ciemnej materii i 5% “normalnej” materii. Zatem 85% odnosi się do części „materii”, która jest ciemna.
[2] Symulacje komputerowe pokazują, że dodatkowe tarcie od kolizji spowolniłoby ciemna materię. Natura tej interakcji jest nieznana; może być spowodowana przez dobrze znane efekty, albo jakieś nieznane, egzotyczne siły. W tym momencie można jedynie stwierdzić, że nie jest to grawitacja.
Wszystkie cztery galaktyki mogą być odseparowane od swojej ciemnej materii. Ale udało się uzyskać bardzo dobre pomiary tylko dla jednej galaktyki, ponieważ szczęśliwie była odpowiednio usytuowana w stosunku do soczewkowanego grawitacyjnie obiektu tła. W przypadku trzech pozostałych galaktyk soczewkowane obrazy są dalej, a zatem wnioski odnośnie położenie ciemnej materii zbyt luźne, aby uzyskać statystycznie znaczące konkluzje.
[3] Gromady galaktyk zawierają do tysiąca pojedynczych galaktyk.
[4] Główną niepewnością wyniku jest przedział czasowy kolizji: tarcie, które spowolniło ciemną materię mogło być bardzo słabą siłą działającą przez kilka miliardów lat, albo względnie mocną trwającą “tylko” 100 milionów lat.
Więcej informacji
Wyniki badań opisano w artykule pt.: “The behaviour of dark matter associated with 4 bright cluster galaxies located in the 10 kpc core of Abell 3827”, który ukaże się w czasopiśmie Monthly Notices of the Royal Astronomical Society w wydaniu z u15 kwietnia 2015 r.
Skład zespołu badawczego: R. Massey (Institute for Computational Cosmology, Durham University, Durham, Wielka Brytania), L. Williams (School of Physics & Astronomy, University of Minnesota, Minneapolis, Minnesota, USA), R. Smit (Institute for Computational Cosmology, Wielka Brytania), M. Swinbank (Institute for Computational Cosmology, Wielka Brytania), T. D. Kitching (Mullard Space Science Laboratory, University College London, Dorking, Surrey, Wielka Brytania), D. Harvey (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Observatoire de Sauverny, Versoix, Szwajcaria), H. Israel (Institute for Computational Cosmology, Wielka Brytania), M. Jauzac (Institute for Computational Cosmology, Wielka Brytania; Astrophysics and Cosmology Research Unit, School of Mathematical Sciences, University of KwaZulu-Natal, Durban, RPA), D. Clowe (Department of Physics and Astronomy, Ohio University, Athens, Ohio, USA), A. Edge (Department of Physics, Durham University, Durham, Wielka Brytania), M. Hilton (Astrophysics and Cosmology Research Unit, RPA), E. Jullo (Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Université d’Aix-Marseille, Marsylia, Francja), A. Leonard (University College London, London, Wielka Brytania), J. Liesenborgs (Hasselt University, Diepenbeek, Belgia), J. Merten (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, California, USA; California Institute of Technology, Pasadena, California, USA), I. Mohammed (Physik-Institüt, University of Zürich, Zürich, Szwajcaria), D. Nagai (Department of Physics, Yale University, New Haven, Connecticut, USA), J. Richard (Observatoire de Lyon, Université Lyon, Saint Genis Laval, Francja), A. Robertson (Institute for Computational Cosmology, Wielka Brytania), P. Saha (Physik-Institüt, Szwajcaria), R. Santana (Department of Physics and Astronomy, Ohio University, Athens, Ohio, USA), J. Stott (Department of Physics, Durham, Wielka Brytania) oraz E. Tittley (Royal Observatory, Edynburg, Wielka Brytania).
ESO jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Wspiera je 16 krajów: Austria, Belgia, Brazylia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy. ESO prowadzi ambitne programy dotyczące projektowania, konstrukcji i użytkowania silnych naziemnych instrumentów obserwacyjnych, pozwalając astronomom na dokonywanie znaczących odkryć naukowych. ESO odgrywa wiodącą rolę w promowaniu i organizowaniu współpracy w badaniach astronomicznych. ESO zarządza trzema unikalnymi, światowej klasy obserwatoriami w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada teleskop VLT (Very Large Telescope - Bardzo Duży Teleskop), najbardziej zaawansowane na świecie astronomiczne obserwatorium w świetle widzialnym oraz dwa teleskopy do przeglądów. VISTA pracuje w podczerwieni i jest największym na świecie instrumentem do przeglądów nieba, natomiast VLT Survey Telescope to największy teleskop dedykowany przeglądom nieba wyłącznie w zakresie widzialnym. ESO jest głównym partnerem ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. Z kolei na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, ESO buduje 39-metrowy teleskop E-ELT (European Extremely Large Telescope - Ekstremalnie Wielki Teleskop Europejski), który stanie się “największym okiem świata na niebo”.
Linki
Kontakt
Richard Massey
Institute for Computational Cosmology
Durham University, United Kingdom
Tel.: +44 (0) 7740 648080
E-mail: r.j.massey@durham.ac.uk
Richard Hook
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6655
Tel. kom.: +49 151 1537 3591
E-mail: rhook@eso.org
Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO
oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org
O komunikacie
Komunikat nr: | eso1514pl |
Nazwa: | Abell 3827 |
Typ: | Early Universe : Galaxy : Grouping : Cluster Early Universe : Cosmology : Phenomenon : Lensing Early Universe : Cosmology : Phenomenon : Dark Matter |
Facility: | Hubble Space Telescope, Very Large Telescope |
Instrumenty: | MUSE, VIMOS |
Science data: | 2015MNRAS.449.3393M |
Our use of Cookies
We use cookies that are essential for accessing our websites and using our services. We also use cookies to analyse, measure and improve our websites’ performance, to enable content sharing via social media and to display media content hosted on third-party platforms.
ESO Cookies Policy
The European Organisation for Astronomical Research in the Southern Hemisphere (ESO) is the pre-eminent intergovernmental science and technology organisation in astronomy. It carries out an ambitious programme focused on the design, construction and operation of powerful ground-based observing facilities for astronomy.
This Cookies Policy is intended to provide clarity by outlining the cookies used on the ESO public websites, their functions, the options you have for controlling them, and the ways you can contact us for additional details.
What are cookies?
Cookies are small pieces of data stored on your device by websites you visit. They serve various purposes, such as remembering login credentials and preferences and enhance your browsing experience.
Categories of cookies we use
Essential cookies (always active): These cookies are strictly necessary for the proper functioning of our website. Without these cookies, the website cannot operate correctly, and certain services, such as logging in or accessing secure areas, may not be available; because they are essential for the website’s operation, they cannot be disabled.
Functional Cookies: These cookies enhance your browsing experience by enabling additional features and personalization, such as remembering your preferences and settings. While not strictly necessary for the website to function, they improve usability and convenience; these cookies are only placed if you provide your consent.
Analytics cookies: These cookies collect information about how visitors interact with our website, such as which pages are visited most often and how users navigate the site. This data helps us improve website performance, optimize content, and enhance the user experience; these cookies are only placed if you provide your consent. We use the following analytics cookies.
Matomo Cookies:
This website uses Matomo (formerly Piwik), an open source software which enables the statistical analysis of website visits. Matomo uses cookies (text files) which are saved on your computer and which allow us to analyze how you use our website. The website user information generated by the cookies will only be saved on the servers of our IT Department. We use this information to analyze www.eso.org visits and to prepare reports on website activities. These data will not be disclosed to third parties.
On behalf of ESO, Matomo will use this information for the purpose of evaluating your use of the website, compiling reports on website activity and providing other services relating to website activity and internet usage.
Matomo cookies settings:
Additional Third-party cookies on ESO websites: some of our pages display content from external providers, e.g. YouTube.
Such third-party services are outside of ESO control and may, at any time, change their terms of service, use of cookies, etc.
YouTube: Some videos on the ESO website are embedded from ESO’s official YouTube channel. We have enabled YouTube’s privacy-enhanced mode, meaning that no cookies are set unless the user actively clicks on the video to play it. Additionally, in this mode, YouTube does not store any personally identifiable cookie data for embedded video playbacks. For more details, please refer to YouTube’s embedding videos information page.
Cookies can also be classified based on the following elements.
Regarding the domain, there are:
- First-party cookies, set by the website you are currently visiting. They are stored by the same domain that you are browsing and are used to enhance your experience on that site;
- Third-party cookies, set by a domain other than the one you are currently visiting.
As for their duration, cookies can be:
- Browser-session cookies, which are deleted when the user closes the browser;
- Stored cookies, which stay on the user's device for a predetermined period of time.
How to manage cookies
Cookie settings: You can modify your cookie choices for the ESO webpages at any time by clicking on the link Cookie settings at the bottom of any page.
In your browser: If you wish to delete cookies or instruct your browser to delete or block cookies by default, please visit the help pages of your browser:
Please be aware that if you delete or decline cookies, certain functionalities of our website may be not be available and your browsing experience may be affected.
You can set most browsers to prevent any cookies being placed on your device, but you may then have to manually adjust some preferences every time you visit a site/page. And some services and functionalities may not work properly at all (e.g. profile logging-in, shop check out).
Updates to the ESO Cookies Policy
The ESO Cookies Policy may be subject to future updates, which will be made available on this page.
Additional information
For any queries related to cookies, please contact: pdprATesoDOTorg.
As ESO public webpages are managed by our Department of Communication, your questions will be dealt with the support of the said Department.