Uurijad annavad uue ülevaate tumeaine halosidest

Food as Medicine: Preventing and Treating the Most Common Diseases with Diet (Juuli 2019).

Anonim

Pennsylvania ülikooli uuringud võiksid tuua valgust universumi ühe kõige salapärasema aine levikule.

1970ndatel teadsid teadlased, et galaktikate liikumine on midagi kummalist. Kogu spiraalgalaktikute serva asetsev pöörlemine oli nii sama kiiresti kui materjal galaktika sisemises osas. Kuid gravitatsiooni seaduste järgi peaksid äärel paiknevad esemed liikuma aeglasemalt.

Selgitus: ainete vorm, mida nimetatakse tumedaks aineks ja mis ei puuduta otseselt valgust.

Paljud teadlased usuvad nüüd, et enam kui 80 protsenti universumi asjast lukustatakse salapärastelt, veel avastamata, tume aineosakestelt, mis kõik mõjutavad seda, kuidas objektid liiguvad galaktikas, kuidas galaktikad ja galaktikakobarad kokku puutuvad esimene koht.

See tume aine laieneb galaktikas kõige kaugemate tähtede kaugemale, moodustades teadlased tumeaine halo. Kuigi galaktikast pärit tähed kõik pöörlevad puhas ja organiseeritud ketas, on need tumeosakesed sarnased mesilaste jõega, mis juhuslikult suunduvad kaootiliselt, mis hoiab neid kokku puutunud, et tasakaalustada raskusjõu sissetõmbamist.

Pennsi kunsti- ja teaduskooli füüsika professor Bhuvnesh Jain ja Eric Baxteri postdok toimivad uuringute käigus, mis võivad anda uusi teadmisi nende halooside struktuurist.

Uurijad soovisid uurida, kas nendel pimedas massil halos on serv või piir.

"Inimesed on üldiselt ette kujutanud üsna sujuva ülemineku teemast, mis on ulatuda galaktikast galaktikate vahel, mis on ka gravitatsiooniliselt huvitatud galaktikatest ja klastritest, " ütles Jain. "Kuid teoreetiliselt näitasid Chicago ülikooli teadlased, et mõne aasta eest arvutite simulatsioonide abil on näha, et galaktikaklaste puhul on oodata teravat piiri, mis annab selge ülemise, mida peaksime andmete põhjaliku analüüsi abil nägema."

Teadlased usuvad, et see piirkond või "serv" on tingitud "hõõrdumise tagajärgest".

"Sul on see suur tumeaine halo seal istudes, " ütles Baxter, "ja see on gravitatsiooniliselt kogu selle ajalooga kogunenud. Kuna see asi tõmmatakse, muutub see kiiremaks ja kiiremaks. Kui see lõpuks halo alla langeb, muutub see ümber ja hakkab orbiidile. Selline pööre on see, mida inimesed on hakanud helistama, sest mõnel juhul on asjad varjatud tagasi. "

Kuna asi "pritsib tagasi", aeglustub see. Kuna see mõju toimub paljudes erinevates suundades, tekib see probleemi hulgast otse halo servas ja järsu langus asi, mis on selle positsiooni väljaspool. Just seda uurivad Penni teadlased.

Kasutades galaktikaprobleemi, mida nimetatakse Sloani digitaalse taeva uuringuks või SDSS-is, uurisid Baxter ja Jain galaktikate levikut klastrite ümber. Nad moodustasid Chicago ülikooli ja teiste maailma institutsioonide ekspertide meeskonna, et uurida tuhandeid galaktikaklasse. Kasutades statistilisi tööriistu, et teha nende ümber mitme miljoni galaktikate ühine analüüs, leidsid nad klastri serva langust. Chicago Chicago ülikoolis Baxter ja kaastöötaja Chihway Chang viisid välja järelduste paberid, mis olid avaldatud Astrophysical Journalis.

Peale selle serva nägemise, kui nad vaatasid galaktika levikut, näitasid teadlased ka seda, et galaktika värvid on tõestatud.

Kui galaktika on täis gaasi ja moodustab palju suuri ja kuumaid tähti, tekitab soojust see sinine, kui teadlased pildistuvad.

"Kuid need suured tähed elavad väga lühikest elu, " ütles Baxter. "Nad puhuvad üles. Mida jäetakse, on need väiksemad, vanemad tähed, mis elavad pikka aega ja punased."

Kui teadlased näevad klastrite sees asuvaid galaktikume, ilmuvad nad punaseks, sest nad ei moodusta tähte.

"Varasemad uuringud on näidanud, et klastri sees on vastastikune mõju, mis võib põhjustada galaktikate tähtede moodustumise lõpetamiseks, " ütles Baxter. "Näiteks võiksite ette kujutada, et galaktika satub klastrisse ja gaasist galaktikast eraldatakse klastri kaudu gaas. Pärast gaasi kaotamist ei saa galaktika kujundada palju tähti."

Seetõttu teadlased eeldavad, et galaktikad, kes on kultuuri aja jooksul orbiidilt rohkem aega kulutanud, paistavad punaseks, kuid galaktikad, mis hakkavad langema, ilmuvad siniseks.

Teadlased täheldasid galaktikate värvide järsku nihet piiril, pakkudes neile rohkem tõendeid selle kohta, et tumeaine haloosidel on serv.

"See oli väga huvitav ja üllatav näha seda värvide järsku muutumist, " ütles Jain, sest galaktika värvide muutus on väga aeglane ja keeruline protsess. "

Teadlased töötavad teises paberil, kasutades põhjalikumat ülevaadet üle saja miljoni galaktikate nimega Dark Energy Survey või DES.

Mõlemad SDSS ja DES teevad massiivseid kaarte taevas, kasutades suurt kaamerat, mille Jain ütles, ei ole nutitelefonide kaameratega võrreldes väga põhjalik, vaid suurem ja täpsem ning kulub miljoneid dollareid ehitamiseks.

Kui DES avab kaamera, võtab see paar minutit aega ja seejärel liigub taevasse. Seda protsessi korratakse mitme aasta jooksul, kasutades erinevaid filtreid, et teadlased saaksid uuringu mitmel värvil.

DES võimaldab teadlastel teha laiendatud mõõtmisi, lükates kõrgemaid vahemaid.

Selle asemel, et mõõta galaktikate levikut, kasutavad teadlased pimeda aine halosid proovivõtmiseks astrofüüsikalist nähtust, mida nimetatakse gravitatsiooni läätseks. Gravitatsioonilisel lensimisel valgus vaatlusele jõuab, kuna aine avaldab sellele gravitatsioonijõudu.

Teadlased saavad analüüsida taeva pilte, et näha, kuidas klastrid ulatuvad nende taga asuvate galaktikate pilte.

"Valgus hakkab painutama, kui seal on mass, " ütles Baxter. "Mõõtes neid läbipaineid, saame mõõta otseselt massi, mis on lahe, sest enamus massist on pime, mida me ei näe, nii et see on ainulaadne viis pimeda aine proovimiseks."

Baxteri sõnul on universumi fundamentaalne arusaamine, et pimedas asi on praegu üks suurimaid saladusi.

"Sa vaatad taevas isegi suurimate optiliste teleskoopidega ja sa ei näe midagi galaktikate valgust, " ütles Jain. "Seal on just see tume asi."

Teadlased loodavad, et nende uurimine aitab paremini mõista salapärasel ainel, mis moodustab umbes 80 protsenti universumis olevast materjalist. Kui nad suudavad märgistada tumeaine halo serva, lubavad nad katsetada selliseid asju nagu Einsteini gravitatsiooniteooria ja pimeda aine olemus.

"See on lihtsalt uus võimalus vaadelda klastreid, " ütles Jain. "Kui leiate piiri, saate uurida nii standardfüüsika, kuidas galaktikad koos klastritega suhtlevad, kui ka tundmatu füüsika, mis on pimeda aine ja gravitatsiooni olemus."

menu
menu