Get Adobe Flash player

Ciemna materia na celowniku

Jak zaobserwować ciemną materię, której nie widać? Trzeba użyć gromady galaktyk jako szkła powiększającego. W ramach projektu CLASH naukowcy odkrywają nowe tajemnice dotyczące budowy i historii Wszechświata.
 

 

Czym jest zagadkowa ciemna materia, która stanowi blisko ćwierć całego naszego Wszechświata? Na to pytanie naukowcy próbują odpowiedzieć od 40 lat. Nie emituje ona ani nie odbija żadnego promieniowania, więc nie można jej zobaczyć. Ale na szczęście jest sposób, by ją wykryć – trzeba obserwować, jak jej grawitacja wpływa na inne obiekty.


Tym właśnie zajmują się naukowcy, którzy za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble′a realizują projekt Cluster Lensing And Supernova (CLASH). Dwie kamery: Advanced Camera for Surveys i Wide Field Camera 3, obserwują w bardzo szerokim zakresie promieniowania – od ultrafioletu do bliskiej podczerwieni – 25 dużych gromad galaktyk. Instrumenty Hubble′a rejestrują obiekty widoczne cztery razy słabiej od tych, które można zaobserwować za pomocą najlepszych ziemskich teleskopów.


Dlaczego właśnie gromady galaktyk? Bo to struktury o największej masie w naszym Wszechświecie połączone działaniem grawitacji. Dzięki swojej masie gromady zachowują się jak gigantyczne szkło powiększające – wzmacniają i zakrzywiają światło obiektów, które z naszej perspektywy leżą za nimi. To zjawisko nazywamy soczewkowaniem grawitacyjnym.


Może się wydawać, że te olbrzymie soczewki są wadliwe, bo widzimy po kilka obrazów tych samych obiektów. Ale ta wada to tak naprawdę zaleta, bo dzięki temu można wywnioskować, jaką masę ma nasza soczewka i jak rozłożona jest w niej materia – nawet ta niewidoczna. Gdyby bowiem badana gromada składała się tylko z tej materii, którą widać, odbicia światła i zniekształcenia obrazów położonych za nią obiektów powinny być słabsze.


Do danych z Hubble′a astronomowie dokładają te z Very Large Telescope, należącego do European Southern Observatory, który równolegle prowadzi obserwacje spektroskopowe. Rozszczepia on światło gromady na poszczególne składowe, z których można odczytać wiele właściwości tworzących ją galaktyk, takich jak odległość czy skład chemiczny. Projekt CLASH z nieosiągalną dotychczas precyzją mierzy więc rozkład ciemnej materii w gromadach. Do tej pory zbadano 6 z nich, wśród których jest gromada o katalogowym oznaczeniu MACS J1206.2-0847 (w skrócie MACS 1206), leżąca 4 miliardy lat świetlnych od Ziemi.


Na podstawie dotychczasowych badań można przypuszczać, że w gromadach galaktyk ukrywa się więcej ciemnej materii, niż przewidują obowiązujące modele – a to może oznaczać, że obserwowane skupiska powstały wcześniej. Obecnie zatem ocenia się, że gromady zaczęły się formować 9-12 miliardów lat temu. Jeśli CLASH potwierdzi te przypuszczenia, będzie to ważna informacja na temat wczesnych etapów powstawania tych struktur i całego Wszechświata.


Naukowcy z CLASH mają też plany dotyczące przyszłego Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (James Webb Space Telescope, JWST). Będzie on śledził w podczerwieni pozorne obrazy dawane przez soczewki. JWST zyska więc możliwość tego, by zaobserwować widma odległych obrazów galaktyk i zanalizować ich skład chemiczny.


Ewa Zegler-Poleska/EurekNews.pl 2011 10_14_c

CZYTAJ TAKŻE