Að fanga óljóst viðfang á mynd

Sævar Helgi Bragason 14. mar. 2012 Fréttir

Tveir hópar stjarnfræðinga notuðu gögn frá Chandra röntgensjónauka NASA og öðrum sjónaukum til að kortleggja hulduefni í Abell 383 og komust að ólíkum niðurstöðum.

  • Abell 383, hulduefni

Tveir hópar stjarnfræðinga hafa notað gögn frá Chandra, röntgensjónauka NASA og öðrum sjónaukum í því skyni að kortleggja dreifingu hulduefnis í vetrarbrautaþyrpingunni Abell 383. Þyrpingin er í 2,3 milljón ljósára fjarlægð frá jörðu. Ásamt því að átta sig á því hvernig hulduefnið liggur í tvívíðum fleti himinhvelfingarinnar, gátu stjarnfræðingar einnig greint dýptina í dreifingunni.

Hulduefni er okkur ósýnilegt enda gleypir það hvorki né sendir frá sér ljós. Það má þó finna með því að kanna áhrif þyngdar þess á umhverfið. Allmörg rök hníga að þeirri staðreynd að fyrir hverja einingu hefðbundins (þungeinda)efnis, eru sex einingar hulduefnis. Eitt helsta vandamál nútíma stjarnvísinda er að skilja eðli þessa undarlega efnis.

Þyrpingar vetrarbrauta eru stærstu fyrirbærin í alheimi sem þyngdarkrafturinn heldur saman. Því leika þær stórt hlutverk í rannsóknum á hulduefni og í heimsfræði sem tekur á gerð og þróun alheims. Svo að unnt sé að nota vetrarbrautaþyrpingar einsog Abell 383 til rannsókna á hulduefni og í heimsfræði, þurfa vísindamenn að ákvarða, með nákvæmum hætti, þrívíða gerð og dreifingu massans í þeim.

Myndin sem nýlega var dregin upp af Abell 383 er ein sú nákvæmasta sem við eigum af dreifingu hulduefnis í vetrarbrautaþyrpingu. Báðir rannsóknarhóparnir komust að þeirri niðurstöðu að hulduefnið í þyrpingunni tekur á sig lögun ruðningsbolta, frekar en lögun knattar. Þá er sem annar endi ruðningsboltans beri nánast í sjónlínuna til þyrpingarinnar.

Röntgengögnin frá Chandra (lituð fjólublá) sýna á samsettu myndinni heitt gas sem er algengasta form hefðbundins efnis í þyrpingunni. Vetrarbrautir sjást í gögnum sem Hubblessjónaukinn, Very Large Telescope, og frá Sloan Digital Sky Survey öfluðu í sýnilegu (litað í bláu og hvítu).

Báðir hóparnir skeyttu saman röntgenathugunum á hefðbundnu efni í vetrarbrautarþyrpingunni og upplýsingum um þyngdarlinsuhrif sem unnin eru úr myndum sem teknar eru í sýnilegu ljósi. Þyngdarlinsuhrifin — sem Albert Einstein spáði til um — valda því að efnið í þyrpingunni (jafnt venjulegt efni sem hulduefni) sveigir og beygir sýnilegt ljós frá fjarlægum vetrarbrautum í bakgrunni. Bjögunin er talsverð á stöku stað og þær vetrarbrautir virðast taka á sig bogadregna lögun. Annars staðar er bjögunin ekki jafn greinileg og tölfræðilegri úrvinnslu gagna er beitt til að rannsaka bjögununa og því hulduefnið sjálft.

Talsverð vinna hefur verið lögð í rannsóknir á miðju vetrarbrautaþyrpinganna. Þar er mest um hulduefni svo góðar vísbendingar um það kunna að leynast í miðju þyrpinganna. Báðir hópar lögðu til slíka vinnu á Abell 383.

Andrea Morandi frá háskólanum í Tel Aviv í Ísrael og Marceau Limousin frá Université de Provence í Frakklandi og Kaupmannahafnarháskóla eru í öðrum rannsóknarhópnum. Sá hópur er á einum máli um að vaxandi þéttleiki hulduefnis, þegar haldið er inn að miðju þyrpingarinna, komi heim og saman við reiknilíkön. Hubblessjónaukinn aflaði gagna um þyngdarlinsuhrifin.

Hinn hópinn leiða Andrew Newman frá California Institute of Technology og Tommaso Treu frá University of California, Santa Barbara (UCSB). Þeir notuðu gögn Hubblessjónaukans og japanska Subaru sjónaukans, ásamt mælinga Keck sjónaukans svo unnt væri að athuga hraða stjarnanna í þeirri vetrarbraut sem situr í miðju þyrpingarinnar. Þannig má leggja mat á massann i miðju vetrarbrautaþyrpingarinnar. Þeir kumpánar fundu vísbendingar þess efnis að hulduefnið í miðjunni sé nokkru minna en hefðbundin spálíkön um hulduefni segja til um. Þetta dæmi er það „besta hingað til“ sem er ekki í samræmi við kenningar.

Ljóst er að hópana greinir á. Ólíkar niðurstöður má líkast til rekja til ólíkra gagna og greiningaraðferða. Einn helsti munurinn er sá að lið Newmans og félaga nýtti sér mælingar á hraða stjarnanna í miðvetrarbrautinni. Það gerði þeim kleift að meta dreifingu hulduefnis í aðeins um 6.500 ljósára fjarlægð frá miðju vetrarbrautaþyrpingarinnar. Morandi og Limousin notuðu ekki þessi gögn og gátu því ekki fikrað sig jafn nálægt miðju þyrpingarinnar. Þeir komust í um 80.000 ljósára fjarlægð frá henni.

Annar greinilegur munur á nálgun hópanna er að Morandi og Limousin beittu nákvæmara líkani til að draga upp þrívíða kortið af hulduefni vetrarbrautarinnar. T.a.m. gátu þeir metið afstöðu hulduefnisknattarins (sem var í laginu eins og ruðningsbolti) og sagt til um að endi hans snýr hérumbil beint að okkur, þótt hann liggi lítillega til hliðar við sjónlínuna.

Sem títt er um miklar og tormeltar niðurstöður, þarf að sinna þessu betur svo ryðja megi úr vegi ásteytingarsteinum. Í ljósi þess hve mikilvægt það er að komast til botns í ráðgátunni um hulduefnið, verður áreiðanlega unnið frekar í rannsóknum á Abell 383 og sambærilegum fyrirbærum á komandi misserum.

Ef við getum með einhverju móti staðfest að hulduefnið í miðju Abell 383 sé með minna móti gætum við þurft að breyta skilningi okkar á hegðun venjulegs efnis í miðjum vetrarbrautaþyrpinga. Að örðum kosti kann þetta að sýna fram á að hulduefnið víxlverki innbyrðis, en nú teljum við að svo sé ekki.

Grein Newman og félaga birtist í Astropysical Journal Letter þann 20. febrúar 2011, en grein Morandi og Limousin mun birtast í Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Félagar Newmans eru þeir Richard Ellis frá Caltech og David Sand frá Las Cumbres Global Telescope Network og UCSB.

Tengiliður

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

Þetta er þýðing á fréttatilkynningu Chandra cha120314

Tengdar myndir

  • Abell 383, hulduefniTveir hópar stjarnfræðinga notuðu gögn frá Chandra, röntgensjónauka NASA og öðrum sjónaukum í því skyni að kortleggja dreifingu hulduefnis í vetrarbrautaþyrpingunni Abell 383. Röntgengögnin frá Chandra (lituð fjólublá) sýna á samsettu myndinni heitt gas sem er algengasta form hefðbundins efnis í þyrpingunni. Vetrarbrautir sjást í gögnum sem Hubblessjónaukinn, Very Large Telescope, og frá Sloan Digital Sky Survey öfluðu í sýnilegu (litað í bláu og hvítu). Mynd: (Röntgen) NASA/CXC/Caltech/A.Newman et al/Tel Aviv/A.Morandi & M.Limousin; Sýnilegt: NASA/STScI, ESO/VLT, SDSS
  • Abell 383, hulduefniTveir hópar stjarnfræðinga notuðu gögn frá Chandra, röntgensjónauka NASA og öðrum sjónaukum í því skyni að kortleggja dreifingu hulduefnis í vetrarbrautaþyrpingunni Abell 383. Myndin sýnir gögn í sýnilegu ljósi sem aflað var með Hubblessjónaukinn, Very Large Telescope og Sloan Digital Sky Survey. Mynd: NASA/STScI, ESO/VLT, SDSS

Krakkavæn útgáfa