|
Распределение темной материи в ранней Вселенной
|
|
|
|
Команда ученых под руководством Рутгерса обнаружила доказательства того, как расширяются галактики, проследив невидимые строительные леса Вселенной, созданные таинственной субстанцией, известной как темная материя.
|
|
|
|
В исследовании, опубликованном в Astrophysical Journal Letters, исследователи использовали, по их словам, самые большие в истории образцы особых галактик, называемых альфа-излучателями Лаймана, для изучения того, как галактики собирались вместе на протяжении миллиардов лет. Поступая таким образом, они получили более полное представление о том, как галактики соотносятся с окружающей их темной материей и как они эволюционируют с течением времени.
|
|
|
|
"Анализ этих отпечатков пальцев дает нам представление о массе темной материи, окружающей галактики", - сказал Эрик Гавайзер, выдающийся профессор кафедры физики и астрономии Ратгерской школы искусств и наук и автор исследования. "Массы темной материи, выявленные в ходе этого исследования, согласуются с идеей о том, что галактики, излучающие альфа-излучение Лаймана, эволюционировали в современные галактики, подобные нашему собственному Млечному Пути".
|
|
|
|
Анализ, в ходе которого были проанализированы широкоугольные изображения, сделанные в три разные эпохи истории Вселенной вскоре после Большого взрыва, выявил четкие закономерности, похожие на космические отпечатки пальцев. По словам исследователей, эти закономерности указывают на то, где темная материя наиболее концентрирована.
|
|
|
|
|
|
|
Темная материя, таинственная субстанция, которая не излучает свет или энергию, невидима, но, по мнению ученых, составляет большую часть материи во Вселенной. Они знают, что темная материя существует, потому что ее гравитация влияет на движение галактик и на то, как эти огромные космические системы расположены в пространстве.
|
|
|
|
В исследовании, проведенном под руководством докторанта Рутгерса Дани Эрреры (Dani Herrera), использовались данные исследования ODIN (One-stand-square-degree DECam Imaging in Narrowbands), которое представляет собой крупный астрономический проект, предназначенный для анализа более 100 000 галактик, излучающих альфа-излучение Лаймана.
|
|
|
|
Исследователи сосредоточились на данных, полученных из области неба, известной как Cosmic Evolution Survey Deep Field (КОСМОС), в ходе одного из крупнейших исследований глубокого неба, когда-либо проводившихся. Заглянув глубоко в космос и в далекое прошлое, они рассмотрели три временных периода, примерно через 2,8 миллиарда, 2,1 миллиарда и 1,4 миллиарда лет после Большого взрыва.
|
|
|
|
В эти периоды галактики-эмиттеры Лайман-альфа были молодыми и активно формировали звезды, что делало их идеальными объектами для изучения. Они также содержат газообразный водород, который излучает особое свечение, что позволяет ученым обнаруживать их в большом количестве в отдаленной Вселенной.
|
|
|
|
"Мы хотели найти темную материю, гравитация которой заставляет галактики сливаться и расти", - сказал Эррера. "Понимание того, где она находится и как она эволюционировала, помогает нам понять, как развивалась сама Вселенная".
|
|
|
|
По словам Эрреры, темная материя играет решающую роль в формировании галактик, выступая в качестве гравитационного "клея", который помогает соединять газ и формировать галактики. Ее невидимая масса создает глубокие колодцы в космосе, где галактики могут расти, сливаться и эволюционировать, образуя крупномасштабную структуру Вселенной.
|
|
|
|
"Мы использовали скопление этих галактик, чтобы определить, где темная материя наиболее плотная", - сказал Гавайзер. "Визуализируя это с помощью контурной карты, почти так же, как на туристической карте показаны высоты, мы можем наблюдать "отпечатки пальцев" темной материи в далекой Вселенной".
|
|
|
|
Один результат бросался в глаза. Они обнаружили, что от трех до 7% плотных областей темной материи, способных вмещать галактики, содержат галактики, излучающие альфа-излучение Лаймана. Это означает, что галактики, излучающие альфа-излучение Лаймана, представляют собой небольшой процент галактик, образующихся там, где темная материя наиболее плотная. Низкий процент указывает на то, что галактики наблюдались в течение недолговечной фазы, когда они светились в альфа-свете Лаймана от десятков до сотен миллионов лет.
|
|
|
|
Чтобы получить эти результаты, исследователи использовали метод, называемый кластеризацией, который измеряет, как галактики группируются по сравнению со случайным распределением. Они рассчитали функцию угловой корреляции, метод подсчета пар галактик.
|
|
|
|
По словам ученых, это исследование не только углубляет понимание эволюции галактик, но и помогает ученым усовершенствовать модели строения Вселенной. По мере продолжения исследования ODIN будущие исследования будут охватывать все больше галактик, что позволит получить более полное представление о космической паутине.
|
|
|
|
"Невидимая для наших телескопов темная материя формирует Вселенную посредством взаимодействия с видимым веществом", - сказал Гавайзер. "В то время как некоторые пытаются понять, что это такое, другие, такие как эта исследовательская группа, пытаются понять, где она находится и что это означает для эволюции Вселенной".
|
|
|
|
Источник
|
