Hubblessjónaukinn kannar hulduefni

Sævar Helgi Bragason 13. okt. 2011 Fréttir

Hubblessjónaukinn hefur verið notaður til að kortleggja dreifingu hulduefnis í nokkrum vetrarbrautaþyrpingum.

  • heic1115a

Hubblessjónauki NASA/ESA hefur tekið myndir af vetrarbrautaþyrpingunni MACS J1206.2-0847. Hulduefni bjagar myndir af fjarlægum vetrarbrautum sem liggja handan þyrpingarinnar, því þyngdaraflið beygir ferla ljóssins. MACS 1206 er hluti af nýjum athugunum Hubbles á vetrarbrautaþyrpingum.

Vetrarbrautaþyrpingin MACS J1206.2-0847 (eða einfaldlega MACS 1206) er eitt af fyrstu viðfangsefnum Hubblessjónaukans í nýrri rannsókn sem gerir stjörnufræðingum kleift að kortleggja hulduefni í fleiri vetrarbrautaþyrpingum en áður með mikilli nákvæmni. Kortin eru notuð til að kanna niðurstöður annarra mælinga sem bentu til þess að hulduefnið sæti þéttar saman en áður var talið. Það kann að þýða að vetrarbrautaþyrpingar tóku að myndast fyrr en almennt er álitið.

Þyngdarlinsu- og sprengistjörnuathuganir Hubbles [1] kanna dreifingu hulduefnis í 25 gríðarstórum vetrarbrautaþyrpingu með meiri nákvæmni en áður hefur verið gert. Enn sem komið er hefur hópurinn aðeins kannað 6 af 25 þyrpingum.

Hulduefni telur stærstan hluta af massa efnis í alheimi. Þrátt fyrir það er einungis hægt að kanna hvernig það hefur áhrif á annað sýnilegt efni og sveigir og beygir tímarúmið líkt og spéspeglar bjaga okkar eigin myndir. Þess vegna er ljós frá fjarlægum fyrirbærum handan þyrpinganna bjagað.

Vetrarbrautaþyrpingar eins og MACS 1206 eru sérlega heppilegar til að rannsaka hulduefni og þyndaráhrif þess, enda eru þær stærstu einingar efnis í alheimi sem þyngdarkrafturinn heldur saman. Vegna gríðaröflugra þyngdarkrafta verka þyrpingarnar eins og linsur á alheiminn sem magna, bjaga og beygja ljós sem rennur gegnum þær. Þetta köllum við þyngdarlinsuhrif.

Linsuhrif geta líka framkallað margar myndir af sama fjarlæga fyrirbærinu, eins og sjá má á þessari mynd Hubblessjónaukans. Fjöldi og lögun fjarlægra vetrarbrauta handan vetrarbrautaþyrpinga bjagast þegar ljósið frá þeim fer um linsuna. Þetta getum við mælt og ákvarðað hversu mikill massi er í þyrpingunni sem ber í milli og hvernig efnið í henni dreifist. Þessi mikla bjögun ljóssins sýnir að megnið af efninu í vetrarbrautaþyrpingunum er hulduefni. Hrifin væru mun veikari ef þyngdarafl vetrarbrautaþyrpingarinnar mætti eingöngu rekja til sýnilegs efnis hennar.

MACS 1206 er í fjögurra milljarða ljósára fjarlægð frá jörðu. Skörp sjón Hubbles hjálpaði rannsóknarteyminu að finna 47 margfaldar myndir af 12 nýfundnum og fjarlægum vetrarbrautum. Að finna svo margfaldar myndir er einstakur eiginleiki Hubblessjónaukans en verkefnið er einmitt hannað til að finna þær. Hinar nýju rannsóknir byggja á eldri rannsóknum Hubblessjónaukans og sjónauka á jörðu niðri.

Meðal athugana sem styðja við mælingar Hubbles er stórt verkefni sem notar VLT sjónauka ESO. Ólíkt Hubble sem tekur myndir af þyrpingum, þá gerir VLT litrófsmælingar, þar sem sérstök tæki kljúfa ljósið frá vetrarbrautunum í grunnliti sína. Af þeim gögnum geta vísindamenn svo dregið ályktanir um fjarlægðina til hennar og efnasamsetningu.

Tvær öflugar myndavélar á Hubblessjónaukanum, Advanced Camera for Surveys og Wide Field Camera 3, gera vísindamönnum kleift að rannsaka breitt bil bylgjulengda ljóss, allt frá útfjólubláu yfir í nær-innrautt.

Stjörnufræðingar þurfa mismunandi liti til að meta fjarlægðir vetrarbrauta þegar ljós þeirra fer um þyngdarlinsur. Einstök hæfni Hubbles gerir stjörnufræðingum kleift að meta fjarlægðir til vetrarbrauta sem eru fjórfalt daufari en þær sem jarðbundir sjónaukar geta séð.

Sá tími í sögu alheims þegar fyrstu vetrarbrautirnar voru að myndast er ekki vel þekktur. Í það minnsta eru liðnir níu milljarðar ára síðan en í mesta lagi allt að tólf milljarðar ára. Ef stærstur hluti vetrarbrautaþyrpinganna í rannsókninni virðast hafa óvenju mikið magn hulduefnis í kjörnum sínum, gæti það gefið nýjar vísbendingar um fyrri stig alheimsins og formgerð hans.

Stjörnusjónaukar framtíðarinnar á borð við James Webb sjónauka NASA/ESA/CSA, sem er innrauður geimsjónauki í smíðum, mun geta greint daufari vetrarbrautir í þyrpingum eins og MACS 1206 og með meiri nákvæmni. James Webb sjónaukinn verður nægilega öflugur til þess að rannsaka litróf nokkrurra þeirra linsumögnuðu vetrarbrauta og kannað efnasamsetningu þeirra.

Skýringar

[1] Þetta er heitið á verkefninu. Á ensku er það: „The Cluster Lensing And Supernova survey with Hubble, skammstafað CLASH“.

Athugasemdir

Hubblessjónaukinn er alþjóðlegt samstarfsverkefni NASA og ESA.

Mynd: NASA, ESA, M. Postman (STScI) og CLASH Survey Team

Tenglar

Myndir af Hubblessjónaukanum

Tengiliðir

Ottó Elíasson
Háskóla Íslands
Sími: 663 6867
Tölvupóstur: ottoel@stjornuskodun.is

Oli Usher Hubble/ESA
Garching, Þýskalandi
Sími: +49-89-3200-6855
Tölvupóstur: ousher@eso.org

Tengdar myndir

  • MACS J1206, þyngdarlinsaMynd Hubble geimsjónauka NASA og ESA af vetrarbrautaþyrpingunni MACS J1206. Þyrping eins og þessi hefur gríðarmikinn massa og þar af leiðandi svo öflugt þyngdarsvið að það sveigir og beygir ljósgeisla sem berast í gegnum það eins og stækkunargler. Þessar linsuþyrpingar eru notaðar til að rannsaka eðli hulduefnis í alheiminum. Þyrpingin sem hér sést er 25 þyrpinga sem eru hluti af CLASH (Cluster Lensing and Supernova survey with Hubble) verkefninu. Mynd: NASA, ESA, M. Postman (STScI) og CLASH hópurinn