Afbeelding tegoed: Chandra
Een nieuw beeld van het Chandra X-ray observatorium helpt astronomen de samenstelling van donkere materie in het heelal te begrijpen. Uit de röntgengegevens blijkt dat de dichtheid van de donkere materie soepel toeneemt tot helemaal in het centrum van de melkweg, wat overeenkomt met de voorspellingen van het 'koude donkere materie'-model. Dit model dankt zijn naam aan de aanname dat de deeltjes van donkere materie langzaam bewogen toen sterrenstelsels zich voor het eerst vormden en alleen door de zwaartekracht met normale materie in wisselwerking stonden.
Astronomen hebben NASA's Chandra X-ray Observatory gebruikt om de meest gedetailleerde sonde tot nu toe te maken van de verspreiding van donkere materie in een enorme cluster van sterrenstelsels. Hun resultaten geven aan dat ongeveer 80 procent van de materie in het universum bestaat uit koude donkere materie - mysterieuze subatomaire deeltjes die overblijven uit het dichte vroege universum.
Chandra observeerde een cluster van sterrenstelsels genaamd Abell 2029 op ongeveer een miljard lichtjaar van de aarde. De cluster is samengesteld uit duizenden sterrenstelsels omgeven door een gigantische wolk van heet gas en een hoeveelheid donkere materie die overeenkomt met meer dan honderd biljoen zonnen. In het centrum van dit cluster bevindt zich een enorm, elliptisch gevormd sterrenstelsel waarvan wordt aangenomen dat het is gevormd door de fusies van veel kleinere sterrenstelsels. Uit de röntgengegevens blijkt dat de dichtheid van donkere materie soepel toeneemt tot in het centrale sterrenstelsel van de cluster. Deze ontdekking komt overeen met de voorspellingen van koude donkere-materiemodellen en is in tegenstelling tot andere donkere-materiemodellen die een afvlakking van de hoeveelheid donkere materie in het centrum van de cluster voorspellen.
"Ik was echt verbaasd over hoe goed we de donkere materie zo diep in de kern van een rijke cluster konden meten", zegt Aaron Lewis van de University of California, Irvine, hoofdauteur van een paper waarin hij de resultaten beschrijft in een recent nummer van The Astrophysical Journal. "We hebben nog steeds heel weinig idee over de exacte aard van deze deeltjes, maar onze resultaten laten zien dat ze zich moeten gedragen als koude donkere materie."
Koude donkere materie dankt zijn naam aan de aanname dat de donkere materiedeeltjes langzaam bewogen toen sterrenstelsels en melkwegclusters zich begonnen te vormen. Donkere materiedeeltjes werken alleen met elkaar in wisselwerking met "normale" materie door de zwaartekracht.
Het succes van de astronomen bij het plaatsen van zulke strakke beperkingen op de verdeling van donkere materie was deels te danken aan het vermogen van Chandra om een intensiteits- en temperatuurkaart met hoge resolutie te maken, en deels door hun keuze van een doel. De cluster en het centrale sterrenstelsel zijn ongebruikelijk regelmatig, met weinig of geen tekenen van verstoring.
Het hete gas in een cluster wordt voornamelijk in de cluster vastgehouden door de zwaartekracht van de donkere materie, dus de verdeling van het hete gas wordt bepaald door die van de donkere materie. Door de verdeling van röntgenstralen van het hete gas nauwkeurig te meten, konden de astronomen de verdeling van donkere materie in het binnenste gebied van een melkwegcluster tot nu toe het beste meten.
"Hoewel Abell 2029 misschien saai is voor de gemiddelde persoon om naar te kijken," zei David Buote, een coauteur van de krant, "is het een puur genot voor astrofysici om te studeren, omdat het een zeer eenvoudige en nauwkeurige vergelijking van theorie en observatie. '
Een voorbeeld: eerdere waarnemingen van de Hydra A-sterrenstelselcluster door Larry David van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, Mass. En collega's vonden een vergelijkbaar resultaat, maar het bewijs van explosieve activiteit in het centrale sterrenstelsel maakte het moeilijk om trek definitieve conclusies over de aard van de donkere materie. Het voor Abell 2029 afgeleide donkere-stofprofiel levert bewijs dat de Hydra-resultaten betrouwbaar zijn en is een belangrijke onafhankelijke bevestiging van koude donkere-stofvoorspellingen.
John Stocke van de University of Colorado, Boulder was ook betrokken bij dit onderzoek. Chandra observeerde Abell 2029 met de ACIS-detector gedurende 5,6 uur op 12 april 2000. NASA's Marshall Space Flight Center, Huntsville, Ala., Beheert het Chandra-programma voor het Office of Space Science, NASA Headquarters, Washington. Northrop Grumman van Redondo Beach, Californië, voorheen TRW, Inc., was de belangrijkste aannemer voor de ontwikkeling van het observatorium. Het Smithsonian Astrophysical Observatory bestuurt de wetenschap en vluchtoperaties vanuit het Chandra X-ray Center in Cambridge, Massachusetts.
Oorspronkelijke bron: Chandra News Release
