Miből készül az univerzum? Ne aggódjon, ha nincs értelme, és a csillagászok sem. James Jee, a Johns Hopkins Egyetem a Hubble Űrtávcsövet használta a sötét anyag koncentrációjának részletes térképének elkészítéséhez két galaxis körül. És a csillagászok most kaptak néhány új nyomot.
Hallgassa meg az interjút: Dark Matter Maps (5 MB)
Vagy iratkozz fel a Podcastra: Feliratkozás
Fraser Cain: A sötét anyag kifejezést eléggé hallottuk. Meg tudja adni nekünk a sötét anyag jelenlegi megértését?
Dr. James Jee: Mielőtt a sötét anyagról beszélek, meg kell említenem azokat a csillagászokat, akik most azt hiszik, hogy az Univerzum miként jött létre ma. Hisszük, hogy az univerzum 30% -a anyag, a másik 70% pedig sötét energia, és a sötét anyag az univerzum anyagának több mint 90% -át teszi ki. Senki sem észlelte a sötét anyagot a laboratóriumokban, tehát nem ismerik annak formáját, színét vagy szagát, de vannak bizonyítékok arra, hogy ott van. Az úgynevezett gravitációs lencsével érzékelhetjük.
Fraser: Tehát nemrégiben végzett felmérést a Hubble Űrtávcső segítségével a sötét anyag koncentrációjának feltérképezésére. Mi volt a folyamat erre?
Dr. Jee: A sötét anyag, amint mondtam, az univerzum anyagának 90% -át teszi ki, és a sötét anyag keresésére a legjobb hely az, ahol az a legteljesebb. Tehát rámutattunk a Hubble Űrtávcsőre a két legérdekesebb galaxiscsoportra, amely akkor alakult ki, amikor az Univerzum fele a jelenlegi kora.
Fraser: És mit láttál?
Dr. Jee: Megvizsgáltuk a háttér-galaxisok spektrális eloszlását. Ezen háttérgalaxisok torzulásának vizsgálatával meg tudtuk határozni a sötét anyag sűrűségét az előtérben.
Fraser: Hadd lássam, értem jól. Ön távoli galaxisokra nézett, és látva, ahogy a fény változik, ahogy feléjük jön, képes volt észlelni, hol vannak rejtett anyagcsomók, amelyek gravitációs hatással vannak rá.
Dr. Jee: Pontosan. Talán ez jó analógia. Tegyük fel, hogy nagyítóval olvassa el egy hírciklust, és megállapíthatja a lencsék teljesítményét vagy vastagságát, ha megvizsgálja, hogy a betűk mennyiben néznek nagyobbnak a nagyítón keresztül. Hasonlóképpen, ha megnézzük a háttér-galaxisok torzulását vagy nagyítását, meghatározhatjuk az előtérben a megfoghatatlan sötét anyag sűrűségét.
Fraser: Tehát mi a kapcsolat a sötét anyag és a galaxisok között, amelyet láthatunk?
Dr. Jee: Ez az uralkodó anyag az univerzumban, és gravitációval rendelkezik. Sötét anyag nélkül nagyon nehéz galaxiseket kialakítani olyan nagy léptékű struktúrákkal, amelyeket a mai világegyetemben látunk. Tehát határozottan a sötét anyag segíti a galaxisok kialakulását a nagy léptékű szerkezetben.
Fraser: Lehetséges tehát, hogy ahol a sötét anyag összecsuklik, ott valószínűleg galaxisokat fogunk látni?
Dr. Jee: Igen, alapvetően ezt találtuk kutatásunkban. Az emberek azt gondolják, hogy a sötét anyag ütközés nélküli részecskék, és a sötét anyagnak és a normál anyagnak együtt kell léteznie. De senki sem tudta ezt egyértelműen meghatározni, mert a sötét anyag nem bocsát ki elektromágneses hullámokat. A Hubble használatával azt találtuk, hogy a világító galaxisok ezen sötét anyag halók legszorosabb régióiban alakulnak ki.
Fraser: Ha tudjuk, hogy ez a fajta csapódás történik - úgy tűnik, hogy a kettő kéz a kézben jár -, akkor ez lehetővé teszi-e a meglévő elméletek kidolgozását, hogy mi lehet ez a sötét anyag?
Dr. Jee: Igen, ez sok nyomot ad nekünk. A legtöbb ember úgy véli, hogy a sötét anyag ütközés nélküli, ám mások szerint bizonyos ütközési tulajdonságokkal rendelkeznek, például a hidrogéngáz. Az, hogy a sötét anyag összekapcsolódik, tippeket ad nekünk arról, hogy mi a sötét anyag. Tegyük fel, hogy a sötét anyagnak ütköző tulajdonságai vannak, mint például a hidrogénatomnak, akkor nagyon gyakran ütköznek egymással, és egy sötét anyag halogének nagyon sima eloszlását láthatjuk. De azt találtuk, hogy ezek a struktúrák nagyon kövér, mint egy galaxis tömege. Ez azt jelzi, hogy a sötét anyag részecskéi, ha vannak ilyenek, ütközés nélküli részecskék lesznek, ahogyan az a legtöbb elmélet szerint a mai csillagászatban elmondható.
Fraser: Ó, látom, tehát a tényleges részecskék, amelyek ezt a sötét anyagot okozzák, vagy olyan kicsik, vagy olyan gyengén kölcsönhatásba lépnek, hogy még egymáshoz sem is kötődnek. És ha együtt bonkolták, akkor valóban egyenletesebb spray-t fognak látni. Tehát a megszerzett eredmények alapján mi lenne a kutatás következő szakasza?
Dr. Jee: Az Advanced Camera for Surveys program több mint 15 galaxisfürtöt foglal magában, amelyek nagyon nagyon érdekesek. Ez csak az első két eredmény. Úgy gondoljuk, hogy ha befejezzük a 15 galaxis klaszterünket a felméréshez, akkor világosabb képet kapunk arról, hogy a sötét anyag és a normál anyag hogyan hatnak egymásra, valószínűleg gravitációval együtt. És lehet, hogy világosabb képet kapunk arról, hogy a sötét anyag hogyan járul hozzá az univerzum nagy léptékű szerkezetének kialakulásához.
Fraser: És az eddig elvégzett kutatások alapján van-e háziállat-elmélete, hogy mi lehet a sötét anyag?
Dr. Jee: Nos, ha elmész az Astro-ph weboldalra, akkor az az a webhely, ahol az emberek feltöltik különféle kutatási dolgokat, és napi 10 vagy 15 papír van. És erről sok spekuláció nagyon vonzó és hihető. Azt hiszem, a sötét anyag természetére 10 vagy 15 év múlva lehet választ adni, de még mindig keresünk. Kutatásunk példátlan felbontást ad a sötét anyag számára, amely megkülönböztetheti az ütköző és az ütközés nélküli részecskéket.
Fraser: És van-e a Hubble-n kívül más eszköz is, amely képes ezt a munkát elvégezni?
Dr. Jee: A gravitációs lencsét a földi távcsövekkel is meg tudjuk tenni. Valójában 1990-ben az emberek először a gravitációs lencsék segítségével fedezték fel a sötét anyagot. De ha egy gravitációs lencsét földi távcsővel hajt végre, akkor a felbontás olyan gyenge. Más szavakkal: a légköri turbulencia elkenné a gravitációs lencsét, így nem láthatjuk a sötét anyag nagyon jó minőségű képét. De ha a távcsövet űrben használjuk, akkor az nem elmossa a háttérkép alakját, így megőrizve a gravitációs lencsejelet. Nagyon nagy felbontású képet kaphatunk a sötét anyag eloszlásáról.
Fraser: És egy nagyobb hangszer jobb képet nyújtana.
Dr. Jee: Határozottan. A következő távcső a JWST (James Webb Űrtávcső), amely 10-szer vagy annál nagyobb mértékben növeli a sötét anyag jelentőségének felbontását.
Fraser. Gondolod, hogy valami szignifikánsan eltérőt látna a 10-szeres felbontással?
Dr. Jee: A sötét anyag eloszlásának globális alakja nem változik sokat, de ebben az esetben összehasonlíthatjuk a sötét anyag szerkezetét a galaxisokhoz viszonyítva. Ebben az esetben meg tudjuk válaszolni, hogy a sötét anyag részecskéinek vannak-e ütköző tulajdonságai. Az elején azt mondtam, hogy amit találtam, összhangban áll az ütközés nélküli hipotézissel. Vannak azonban olyan javaslatok, amelyek szerint a sötét anyag részecskéi nagyon kis ütközési tulajdonságokkal rendelkezhetnek. Tehát meghatározhatjuk a sötét anyag és a galaxis anyag közötti eltolódást. Ez sok lehetséges korlátozást jelent a normál és a sötét anyag részecskék közötti ütközéses keresztmetszetekre.
Erről a kutatásról a Space Magazine számolt be 2005. december 13-án.
