来自银河系中的光线可能与神秘的物质形式联系起来

模拟和实际图像的内部光刻光

科学家比较了星团内光的模拟(左)和望远镜拍摄的图像(右)。模拟帮助拉出集群内的光,可见的薄雾在左边。左图:杰西·戈登-马克思;通过illustristring进行模拟。右图:暗能量巡天和张渊源

暗能量调查为新方法测量暗物质找到了新证据

科学家可能已经找到了另一种方法来衡量暗物质的分布。在一个惊喜的发现中,来自黑暗能量调查的物理学家宣布了关于光线和暗物质之间的联系的新证据。

该研究专注于内部光刻光,在星系的簇中发现了一种微弱的光。科学家认为这种光可能会提供一种新的方式来测量暗物质 - 这是一种神秘的物质形式,望远镜是看不见的,被认为是宇宙中绝大多数物质。什么是暗物质由常产奥秘之一成为现代宇宙学的主要奥秘之一。

“仅仅测量内簇光本身就很令人兴奋。暗物质部分是一个额外的奖励,”卡弗里宇宙物理研究所(Kavli Institute for Cosmological Physics)和费米国家加速器实验室(Fermi National Accelerator Laboratory)的天体物理学家张元元(音)说,他领导了这项研究。

她指出,他们能够找到这种相关性,要感谢他们从费米实验室主持的暗能量调查中获得的大量数据。暗能量调查是一项国际努力,旨在绘制天空图并了解宇宙结构。自2019年观测结束以来,科学家们一直在仔细研究它收集的数据,寻找规律。

这个研究小组最初专注于测量集群内的光。长期以来,人们一直怀疑星系团内的光可能是星系团的重要组成部分,但由于它的微弱,很难测量。没有人知道它有多少,也不知道它在星系团中扩散到什么程度。它的来源似乎是那些不受任何星系引力约束的流氓恒星。

大多数天体物理学家在星系集群的中心测量内部光栅,在那里它是最亮,最丰富的。“我们远离银河系集群的中心,光线真的很晕,”张说。

观测结果表明,星系团内的光既反映了星系团的总质量,也可能反映了暗物质的分布。

暗物质占宇宙中的大多数事情 - 但它对望远镜看不见,因此科学家们只知道它与由统治日常生活的质子,中子和电子组成的正常物质很大。我们只知道它是因为它对我们的引力效应可以看,就像恒星和星系。

该团队使用了一种叫做弱引力透镜的技术来绘制星系团的质量分布,包括暗物质。然后他们将其与星团内光的径向分布进行了比较。e,当你离开星团中心时,它是如何变化的。

VíctorM.Blanco4米望远镜与焊接

暗能调查的主要仪器,570万像素的暗能相机,安装在智利的布兰科望远镜上。信用:DOE / LBNL / DOCAM / R。Hahn / Ctio / Noirlab / NSF / Aura

“通过观察,我们证实了星团内光是一种非常好的暗物质辐射示踪剂。这意味着簇内光相对明亮的地方,暗物质相对密集,”张说。

这篇新论文的主要作者、科学家希利森·桑帕约-桑托斯(Hillysson Sampaio-Santos)说:“我们没想到会在这些径向分布之间发现如此紧密的联系,但我们找到了。”

观测与模拟比较

为了获得更多的了解,该团队使用了一个复杂的计算机模拟来研究星团内光和暗物质之间的关系。奇怪的是,他们发现模拟中这两种现象之间的径向分布与观测数据不符。在模拟中,“星团内光的径向分布是追踪暗物质的最佳组成部分,“Sampaio-Santos表示,他是巴西里约热内卢国家天文台。

张某指出,它太快地讲述了造成了观察和模拟之间的冲突。

“如果模拟没有得到正确的结果,这可能意味着模拟的簇内光产生的时间与观测的时间略有不同。模拟的恒星没有足够的时间四处游荡并开始追踪暗物质,”她说。

SAMPAIO-SANTOS指出,进一步的研究可以屈服于在银河系中发生的动态的洞察力,包括引力释放其一些星星的相互作用,让他们徘徊。

他说:“我计划研究聚集的光线和放松的效果。”例如,一些集群已经合并在一起。这些合并的星团与松弛的星团相比,应该具有不同的星团内光特性。

在有噪声的数据集中增强信号

衡量的团队的内部光线比暗能调查科学家正常尝试大约一百至一千次。这意味着该团队必须在信号中处理大量噪音和污染。

张说,这项壮举的技术方面是具有挑战性的,“但因为我们从暗能量调查中获得了相当多的数据,我们能够抵消很多噪音来进行这种测量。”这是统计平均。”

为了得到更大的图像并消除噪音,暗能量调查小组在第一项研究中统计出了大约300个星系团的平均值,在第二项研究中超过500个星系团。它们都离地球有几十亿光年。

从每个集群的噪声中提取信号需要大量的数据。幸运的是,这正是暗能量调查所收集到的。

没有人知道其中有多少内部灯或其在多大程度上传播通过星系簇。

星团内光测量探测的星团距离地球33亿光年。在未来的研究中,Zhang想研究星团内光的红移演化——它是如何随宇宙时间变化的。

张说:“我的梦想是实现100亿光年的红移。”“研究表明,那时集群内的光线才刚刚开始进化。”

这样一来,科学家们就可以看到随着时间的推移,星系团内的光结构。

“但这真的很难,因为它是我们最新测量的距离的三倍,所以那里的一切都将非常微弱,”她说。

黑暗能源调查是六个国家的25个机构的300多名科学家的合作。

插入灯可以提供一种测量暗物质的新方法有关这一发现的更多信息。

引用:

漫射星系团内光是星系团物质分布的良好示踪剂吗?“通过H Sampaio-Santos, Y, R L C Ogando T Shin,杰西B Golden-Marx, B Yanny, K苍鹭,希尔顿,崔,M•加蒂,维格伦,B惯例,M M劳,J·德·文森特J Zuntz T M C雅培,M Aguena,勒姆,J安妮,阿维拉,E为D布鲁克斯,D L伯克,M卡拉斯科,J Carretero, C, M Costanzi L N da Costa, H T迪,P德尔,一切有意思的埃弗雷特,一个E分离B Flaugher, P Fosalba, J Frieman J Garcia-Bellido E Gaztanaga D W格迪斯,R Gruendl, J Gschwend G古铁雷斯,S R•辛顿,D L Hollowood K Honscheid D J·詹姆斯,米贾维斯,T Jeltema K期,N Kuropatkin, O Lahav表示,M G玛雅,3 M, J L马歇尔,R Miquel Palmese, F Paz-Chinchon,一个广场、E桑切斯,圣地亚哥,V Scarpine, M Schubnell,史密斯,E Suchyta G Tarle D L塔克T N巴尔加,R H韦氏(DES)合作,2020年11月26日,英国皇家天文学会月报
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“暗能量调查第1年结果:检测星团内红移的光~ 0.25”,y, b . Yanny a . Palmese D·格伦,c, e . s . Rykoff y Leung) c·柯林斯,m·希尔顿t·m·c·阿博特j .安妮·阿维拉,e·贝尔坦公司D·布鲁克斯·D·l·伯克a Carnero罗塞尔,m·卡拉斯科,j . Carretero c·e·达c . b . D 'Andrea l . n . da Costa j . De韦森特,德赛,h·t·迪·j·p·迪特里希,p .德尔,一切有意思的a . Drlica-Wagner t·f·Eifler a . e .分离b . Flaugher p . Fosalba j . Frieman j . Garcia-Bellido e . Gaztanagad . w .格迪斯r . a . Gruendl j . Gschwend g·古铁雷斯,w·g·哈特利,d . l . Hollowood k . Honscheid b·霍伊尔·d·j . James t . Jeltema k . Kuehn n . Kuropatkin t·s·李·m·利马·m·a·g .玛雅m .三月,j·l·马歇尔·梅尔基奥f . Menanteau c·j·米勒,r·纳斯·j·j·莫尔,r l c . Ogando a . a .广场a·k·罗默e·桑切斯诉Scarpine m . Schubnell s Serrano Sevilla-Noarbe, m·史密斯,m . Soares-Santos f . Sobreira e . Suchyta m·e·c·Swanson g . Tarle d·托马斯,w·韦斯特(DES协作),2019年4月4日,《天体物理学杂志》上
DOI:10.3847 / 1538-4357 / AB0DFD

Funding for the Dark Energy Survey Projects: U.S. Department of Energy, the U.S. National Science Foundation, the Ministry of Science and Education of Spain, the Science and Technology Facilities Council of the United Kingdom, the Higher Education Funding Council for England, the National Center for Supercomputing Applications at the University of Illinois at Urbana-Champaign, the Kavli Institute of Cosmological Physics at the芝加哥大学、融资机构研究和项目在巴西,卡洛斯恰加斯球场基础研究支持的里约热内卢,巴西国家科学技术发展委员会和科学,技术和创新,德国研究基金会和暗能量合作机构的调查。

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