天文学家测量星系团中暗物质的密度

作者:蔺仫

<p>暗物质映射50个单独的星系团(左),平均星系团(中心),并基于暗物质理论(右)CDM理论(右,中)与斯巴鲁观测到的平均星系团紧密匹配望远镜暗物质的密度按蓝色,绿色,黄色,红色和黑色的顺序增加在一项新的研究中,天文学家详细描述了它们对星系团中暗物质密度的测量结果,发现暗物质的密度轻微降低从这些宇宙巨人的中心到他们在日本伯明翰大学的天文学家,台湾的中国科学院,以及日本的卡夫利物理学和数学研究所的天文学家,都发现了新的证据,证明了神秘的暗物质遍布我们宇宙表现为被称为“CDM”的“冷暗物质”理论预测在今天(6月13日)在台北举行的新闻发布会上,天文学家团队报告他们对洞穴的测量宇宙中最大质量物体中的暗物质,即星系团他们发现暗物质的密度从这些宇宙巨人的中心轻微地减少到它们的漫射外围从中心到郊外的暗物质密度下降与CDM理论非常接近,在天文学研究首次出现暗物质证据八十年后,很少有科学家严重怀疑它是否存在然而天文学家不能直接在夜空中看到暗物质,粒子物理学家还没有发现黑暗他们的实验中的物质粒子“什么是暗物质</p><p>”因此是天文学家和粒子物理学家面临的一个未解决的大问题,特别是因为有强有力的证据证明宇宙中85%的质量是看不见的暗物质由Nobuhiro博士领导的团队Okabe(中央研究院)和Graham Smith博士(伯明翰)使用夏威夷的斯巴鲁望远镜调查暗m的性质通过测量其在五十个星系团中的密度,宇宙'A星系团中最大质量的物体就像一个巨大的城市,你可以在夜间从上方观察',史密斯解释说,每个明亮的城市光都是银河系,而黑暗夜间似乎是空的灯之间的区域实际上充满了暗物质您可以将星系团中的暗物质视为星系所在的基础设施我们想知道暗物质的密度如何变化你从这些大城市的中心开车到郊区'暗物质的密度取决于各个暗物质粒子的特性,就像日常物质的密度取决于它们是由CDM制成的 - 最成功的迄今为止的暗物质理论 - 预测暗物质粒子只能通过重力相互作用并与其他物质相互作用,它们不会发射或吸收光线</p><p>它还预测了de宇宙中最大质量物体中心的暗物质密度,例如星系的Coma星团 - 最接近地球的宇宙巨星 - 低于不太大的物体,包括像我们自己的家,银河系这样的单个星系利用斯巴鲁Prime Focus相机(Suprime-Cam)观测星系团,该团队利用引力透镜效应测量了星系团中暗物质的密度</p><p>正如爱因斯坦预测的那样,引力透镜是光的方向和形状的变化</p><p>因此,天文学家观察到的遥远星系的明显形状和位置因宇宙巨人中的暗物质而改变</p><p>主要作者Okabe热情地说,“斯巴鲁望远镜是用于引力透镜的奇妙机器我们可以非常精确地测量星系团中的暗物质如何扭曲来自遥远星系的光线,并测量其中微小的变化大量暗淡的星系的CDM理论使用两个数字来描述星系团中暗物质的密度如何从密集中心变为低密度外围</p><p>一个数字就是星系团的质量,第二个是所谓的浓度参数 - CDM理论预测星系团具有低浓度参数(密度较低的中心区域),而具有高浓度参数的个别星系(更密集的中心区域)则相反 该团队将50个最大质量已知星系团的观测结果组合成大质量星系团平均浓度参数的单一测量结果他们发现,浓度参数描述了密度从中心到集群郊外的变化,与CDM相匹配理论(图)过去,天文学家研究了少量的聚类,发现它们通常具有较大的浓度参数,这表明CDM理论存在可能的问题Okabe和Smith怀疑如果他们使用大量聚类来测量平均浓度参数然后他们可能会得到一个不同的结果“我们不知道我们会发现什么”,Okabe评论说,“我们很好奇我们会发现什么,如果采取不同的方法”经过几年的观察和仔细的数据分析,结果说明了自己附近宇宙中星系团的浓度参数与CDM理论的测量结果相吻合2010年,当该团队在日本天文学会的出版物上发表他们的初步结果时,大量星系团中的暗物质可能会支持CDM理论</p><p>他们最近因该项工作赢得了该学会2012年优秀论文奖,现在享受他们辛勤工作的成果,以改善他们的分析,并在这些年间扩大他们的研究'这是一个非常令人满意的结果我们的新结果是基于对最佳可用数据的非常仔细的分析',评论Okabe未来将如何保持该团队继续研究暗物质</p><p>史密斯指出,“我们不止于此</p><p>例如,我们可以通过测量更小尺度上的暗物质密度来改善我们的工作 - 就在这些星系团的中心</p><p>在较小尺度上增加测量值将有助于我们更多地了解暗物质未来'团队成员Masahiro教授也对未来感到兴奋:'将许多星系团的透镜观测结合到一个单一的测量中是一种非常强大的技术日本天文学家正在准备使用斯巴鲁望远镜的新型超级凸轮摄像机(HSC)进行人类历史上最大的星系调查之一我们的新结果是对我们使用HSC进行引力透镜研究的计划的一个很好的证实'这项工作得到了皇家学会和科学技术设施委员会的支持出版:Nobuhiro Okabe,等人,“LoCuSS:z = 02的大质量星系团簇的质量密度分布”,2013,ApJ,769,L35; doi:101088 / 2041-8205 / 769/2 / L35 PDF研究复制:LoCuSS:z = 02时大规模星系团的质量密度剖面资料来源:伯明翰大学图像:....