天文学家测量星系集群中的暗物质密度

研究在暗物质上揭示了新的光线

50个单独的星系集群(左),平均星系集群(中心)的暗物质地图,并基于暗物质理论(右)。CDM理论(右侧,中心)是与斯巴鲁望远镜观察的平均银河集群的密切匹配。暗物质的密度随着蓝色,绿色,黄色,红色和黑色的顺序增加

在一项新的研究中,天文学家详细测量了星系团中暗物质的密度,发现暗物质的密度从这些宇宙巨行星的中心向它们弥散的外围缓慢下降。

天文学家在伯明翰大学,台湾的学术家中华女,以及日本宇宙的Kavli物理学和数学研究所,已经发现了新的证据表明,这种宇宙的神秘暗物质表现得像被称为“CDM”的“冷暗物”理论所预测的。

在今天(6月13日13日)在台北的新闻发布会上,天文学家团队报告他们对宇宙中质量最大的物体中暗物质密度的测量结果,即Galaxy集群。他们发现,暗物质的密度从这些宇宙巨头的中心轻轻地减少到他们的漫射郊外。从中心到郊区的暗质质密度下降与CDM理论密切合作。

近八十年后的第一证据来自天文研究,很少有科学家认为它存在。然而,天文学家不能直接在夜空中看到暗物质,并且颗粒物理学家尚未在其实验中识别暗物质粒子。

“什么是暗物质?”因此,这是天文学家和粒子物理学家面临的一个悬而未决的大问题,尤其是因为有强有力的证据表明,宇宙中85%的质量是看不见的暗物质。

该团队由Nobuhiro Okabe博士(Sinica)和Graham Smith博士(伯明翰)领导,在夏威夷使用斯巴鲁望远镜通过测量五十个星系集群中的密度,宇宙中最巨大的物体来调查暗物质的性质。

“星系群岛就像一个巨大的城市,你在夜间看来,史密斯解释道。“每个明亮的城市灯都是星系,并且在夜间似乎空虚的灯之间的暗区实际上充满了暗物质。您可以将银河集群中的暗物质视为作为星系的基础设施。我们想知道暗物质的密度如何随着这些巨大城市的中心到郊区而变化。

暗物质的密度取决于各个暗物质颗粒的性质,就像日常材料的密度取决于它们所做的内容。CDM - 迄今为止最成功的暗物质理论 - 预测暗物质颗粒仅通过重力彼此相互作用,并且它们不会发出或吸收光。它还预测宇宙中最巨大的物体中心的暗物质密度,例如星系的昏迷簇 - 最近的宇宙巨头 - 低于巨大的物体,包括像我们自己的单个星系家,呢银河

观察Galaxy Clusters与Subaru Prime Focus摄像头(Suprime-Cam),使用引力透镜的效果测量了Galaxy簇中的暗物质密度。如Einstein所预测的,引力透镜是光束的方向和形状的变化,当它穿过靠近大量物体的弯曲空间时。因此,天文学家观察的遥远星系的表观形状和位置被宇宙巨头中的暗物质改变。

领先作者俄克萨·热情,'斯图勒望远镜是引力透镜的绝佳机。它允许我们非常精确地衡量了星系集群中的暗物质如何扭曲来自遥远星系的光线,并且衡量在大量微弱星系的外观上的微小变化。

CDM理论使用两个数字来描述星系团中暗物质的密度是如何从密度高的中心到密度低的外围变化的。一个数字是星系团的质量,第二个是所谓的浓度参数——CDM理论预测星系团有一个低浓度参数(密度较小的中心区域),而单个星系有一个高浓度参数(密度较大的中心区域)。

该团队将50个最巨大的已知的星系集群组合成一个测量大规模星系簇的平均浓度参数的单一测量。他们发现,浓度参数,描述了密度从中心到集群郊区的密度如何变化,匹配CDM理论(图)。

在过去,天文学家研究了小少数群集,发现它们通常具有大的浓度参数,表明CDM理论可能存在问题。Okabe和Smith怀疑,如果他们使用大量群集来测量平均浓度参数,那么它们可能会得到不同的结果。“我们不知道我们会发现的东西”,评论Okabe,'我们很奇怪我们会发现什么,如果我们采取了不同的方法。

经过几年的观察,并仔细数据分析,结果为自己说话。附近宇宙中Galaxy集群的浓度参数匹配CDM理论。

暗示大量银河集群中的暗物质测量可能支持2010年出现的CDM理论,当该团队在日本天文学会出版物的出版物中发表了初步结果时出现了2010年。他们最近赢得了社会2012年的优秀纸质奖,现在享有他们努力的果实,以改善他们的分析,并在中期阶段扩大他们的研究。“这是一个非常令人满意的结果。我们的新结果基于对最佳可用数据的仔细分析,评论Okabe。

这个团队对暗物质的继续研究的未来会是怎样的?史密斯指出,我们不会就此止步。例如,我们可以通过在更小的尺度上——就在这些星系团的中心——测量暗物质密度来改进我们的工作。在更小的尺度上增加测量将有助于我们在未来更多地了解暗物质。”

团队成员Masahiro教授对未来也很兴奋:“将许多星系集群的镜头观察结合到一个测量中,这是一种非常强大的技术。日本天文学家正准备使用斯图力望远镜的新超级超级凸轮(HSC),以便在人类历史中进行最大的星系调查。我们的新结果是我们使用HSC进行引力镜头研究的计划的美好确认。

这项工作得到了英国皇家学会和科学技术设施理事会的支持。

发表:Nobuhiro Okabe等,“LoCuSS:大质量星系团在z=0.2处的质量密度剖面”,2013,ApJ, 769, L35;doi: 10.1088 / 2041 - 8205/769/2 /胶卷

PDF研究的副本:Loguss:Z = 0.2的大规模星系簇的质量密度曲线

图片:伯明翰大学

5点评论“天文学家测量星系集群中的暗物质密度”

  1. 我想知道星系和超级整流师周围的暗质质密度是否足够大,以阻止那些边界的大裂纹。毕竟,随着可观察的宇宙的尺寸减小,原则上可以停止繁殖加速膨胀的有效暗能。这就是在原来的大爆炸到大约47亿年前的大学,当黑暗能量接管控制时,这就是在大约47亿年之前发生的。如果有足够的暗物质,我们的超级集团可以形成自己的泡沫宇宙,以满足所有实际目的。

    • 我有一些关于暗物质、暗能量和引力如何运作的概念
      请与我联系
      我是来自印度克什米尔的阿巴拉·纳比·瓦尼

  2. 这是一篇很长的文章,说科学家和天文学家很好地在那里,当它涉及到了解5/6的宇宙去向。我一直在找数字和单位,比如0.666kg/m^2之类的但显然没人能算出来或者看到它。我很失望,从哥白尼到现在,天文学的每个方面都是理论和数学方程,它没有给我们带来任何理解。像“密度从中心下降。“我是说真的吗?”这难道不是显而易见的吗?我在学校的时候就认为太空是真空的,尽管很久以前特斯拉就告诉过你们是什么填满了太空。这仍然是一个很大的谜没有人知道质量在哪里消失了。它就在你们后面,就像润滑剂一样。

  3. 可以所谓的暗物质是一个不观察到的能量矢量吗?

  4. ......毕竟,那个暗物质可能只是空间时间的财产,也许是什么?
    或者就像时空皱纹的未处理属性…

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