ブーレットクラスターと暗黒物質

画像の説明: この疑似カラー合成画像には何が見えますか?
私たちは問題のすべてを見ています弾丸クラスター。 2 つのブーレ銀河団は青色のゾーンにあり、2 つの銀河ガス雲は赤色で X 線で見られます。青色に着色された領域は、クラスターの質量の大部分、つまり通常の物質の 6 倍の質量を持つ暗黒物質を表します。砲弾クラスターは 2 つのクラスターのうち小さい方で、一方の側からもう一方の側に交差するクラスター (右側の青い領域) です。 巨大な衝突により、2つのクラスターがガスハローから「乱れ」、衝撃波小さな赤い点の先端に見えます。この衝撃波は強く圧縮したため、クラスターのガスは1億度に達するまで加熱されました。それは砲弾の後にガスの痕跡が続くように見えます。クレジット: NASA CXC CfA。

弾丸クラスター

L'ブーレットクラスター第一紀 0657-56 としても知られる銀河団は、2 つの小さな銀河団間の壮観な衝突で有名な銀河団です。約 34 億光年離れたところにあるこの星団は、宇宙科学者によって詳細に研究されています。ハッブル宇宙望遠鏡そしてチャンドラ宇宙望遠鏡。その名前の「ブーレット」は、衝突によって生じたクラスターの独特の形状を指します。

ブーレット星団は、数千の銀河、高温ガス、暗黒物質で構成されています。チャンドラによるX線観察により、大部分を占める高温ガスが存在することが明らかになった。バリオン物質(目に見える)、暗黒物質から分離されます。暗黒物質は高温ガスのように通常の物質と相互作用しないため、この分離は暗黒物質の存在の直接的な証拠となります。

ブーレット星団の観測により、天文学者は重力レンズ効果暗黒物質の分布をマッピングします。背景銀河の画像の歪みを観察することで、科学者たちは銀河団内の暗黒物質の存在と分布を確認することができました。この技術は、衝突のダイナミクスとクラスターの内部構造を理解するために非常に重要でした。

ボール星団の暗黒物質

ザ銀河団銀河で構成されているだけではなく、銀河に浸っています。冷たいガス低密度 (1000 粒子/m3) および高温ガス(1,000万度から1億度)。これらの温度では、ガスは完全にイオン化され、X 線照射野で見えるプラズマになります。 ガスははるかに拡散的に分布し、銀河の間の空間を満たし、銀河を超えて広がります。銀河に属するガスの質量は、銀河自体の質量よりもはるかに大きいです。宇宙の重力力学を大規模に測定した場合、観測可能な宇宙にある通常の物質の質量は総質量のわずか 4% にすぎません。質量の 23% が暗黒物質、73% が暗黒エネルギーになります。これは、Standard Cold Dark Matter (SCDM) モデルで説明されています。星、銀河、星団の光を観察すると、次のようになります。普通のこと。

どうすれば暗黒物質を見ることができるのでしょうか？

通常の物質も暗黒物質も含め、すべての物質は重力場の影響を受けます。砲弾クラスター、つまり第一紀 0657-56 年、で観測可能りゅうこつ座、1億5000万年前に起こった2つの銀河団の衝突の結果です。この衝突の研究は 2006 年 8 月に始まり、暗黒物質の存在に関する最も強力な証拠の 1 つが明らかになりました。

クラスターが衝突すると、通常の物質 (星、ガス、塵) が重力によって破壊されます。実際には、星のような重い物体は衝突せず、星と星の間の空間が広大であるため、出会うことなく隣り合って通り過ぎます。したがって、星は衝突の影響を受けず、重力によってわずかに加速または減速する可能性がありますが、破壊されることはありません。 一方、衝突中、銀河のバリオン質量の大部分を構成する冷たいガスと熱いガスは相互作用し、強力かつ急速に減速することさえあります。これらは原子が自由であり、結合が非常に弱いため、より容易に混合します。これが合成画像で見られるものです。

この巨大な2つのクラスター間の衝突かなりのエネルギーを放出しました。星、ガス、暗黒物質は衝突中に異なる挙動を示すため、衝突の観察によって暗黒物質に新たな光が当てられるのは X 線の分野です。

2 つの銀河団の銀河は可視光で観察され、これらは複数の銀河です。白い斑点。 2 つのクラスターの高温ガスが X 線で観察されます。赤い雲。暗黒物質は青色の拡散光で表現されます。

この画像には、何百もの銀河がクラスターとしてグループ化されていますが、主に右側の青い点にある小さな銀河団と、左側の青い点にある大きな銀河団が見えます。 2 つのクラスターの 2 つのガスエンベロープは赤色で、小さな赤いスポットが小さな青いスポットの後に続き、大きな赤いスポットが大きな青いスポットの後に続きます。実際には、右側の小さな銀河団が左側の大きな銀河団を横切ったところです。

この巨大な衝突により、2 つのクラスターがガスハローから「分解」され、小さな赤い点の先端に見える衝撃波が発生しました。この衝撃波は強く圧縮したため、クラスターのガスは1億度に達するまで加熱されました。 チャンドラ X 線天文台の望遠鏡は、いくつかの場所で 4500 km/s のガス移動速度を測定しました。

2 つのクラスターは現在 3.4 光年離れており、その速度と距離に基づいて計算された総質量は、通常の可視物質 (光学領域で見られる銀河や X 線領域で見られるガス) の質量よりもはるかに大きくなります。これらは、星団内の目に見えない暗黒物質の分布を示す、意図的に青く着色された領域です。 この中でタイタニックの正面衝突、暗黒物質は通常の物質のように振る舞い、相互作用せず、星間ガスが星団から引き裂かれる間、他の暗黒物質をスムーズに通過しました。これにより、右側の赤いガスの球状の雲に見られる衝撃波が発生しました。暗黒物質とガス雲が明確に分離されていることが、暗黒物質の存在の直接的な証拠であると考えられています。