Zvětšit obrázek

Snímek kupy galaxií 1E 0657-56 rentgenový, optický a pomocí gravitační čočky.

„Toto je nejenergičtější kosmická událost, kromě Velkého třesku, o které víme,“ řekl Maxim Markevitch (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, Massachusetts).

Zvětšit obrázek

Princip gravitační čočky. Credit: NASA/CXC/M.Weiss

Tato pozorování poskytují doposud nejpřesvědčivější důkaz, že většina hmoty ve vesmíru je temná. Navzdory tomuto svědectví o existenci temné hmoty, někteří vědci stále navrhují alternativní teorii gravitačního pole, podle které je gravitace v mezigalaktických měřítcích mnohem silnější než předpovídal Newton a Einstein a proto nepotřebují temnou hmotu. Nicméně takové teorie nemohou vysvětlit pozorované efekty u pozorované srážky.

Animace snímků 1E 0657-56 rentgenových, optických a pomocí gravitační čočky

Zvětšit obrázek

Složený snímek kupy galaxií 1E 0657-56 (optický a rentgenový).

„Vesmír, který ovládá temná hmota, vypadá absurdně a tak jsme chtěli otestovat, jestli v našich úvahách není nějaká základní trhlinka,“ řekl Doug Clowe (University of Arizona, Tucson), vedoucí výzkumu. „Naše výsledky jsou přímým důkazem, že temná hmota existuje.“

Zvětšit obrázek

Složený snímek kupy galaxií 1E 0657-56 (rentgenový a pomocí gravitační čočky).

V kupách galaxií je normální hmota především ve formě horkého plynu a hvězd. Normální hmotou rozumíme atomy, které tvoří hvězdy, planety a všechno na Zemi. Horkého plynu mezi galaxiemi je navíc mnohem víc než hvězd v celé galaxii. Tato normální hmota je dohromady vázána gravitací. Bez temné hmoty, která je neviditelná a může být odhalena pouze díky své gravitaci, by se rychle pohybující galaxie a horký plyn rychle oddělily.

 
Týmu bylo přiděleno více než 100 hodin pozorovacího času na Chandře ke sledování kupy galaxií 1E0657-56. Kupu tvoří nápadný oblak žhavého plynu, ve tvaru „střely“ (bullet), o teplotě stovky miliónů stupňů, proto je také nazývána „Bullet Cluster“. Rentgenový snímek ukazuje „střelu“, kterou zformoval mezigalaktický vítr, vzniklý velmi rychlou srážkou menší kupy s větší.

Zvětšit obrázek

Složený snímek kupy galaxií 1E 0657-56 (optický a pomocí gravitační čočky).

Kromě Chandry byly použity pro pozorování HST, VLT (ESO, Cerro Paranal, Chille) a optický dalekohled Magellan (Magellan optical telescopes, Las Campanas, Chille). Úkolem bylo určit rozložení hmoty v kupách. Zjišťovalo se to pomocí efektu gravitační čočky, kde gravitace kup galaxií zakřivuje světlo, přicházející z galaxií, které leží v pozadí. Tak, jak to předpověděla Einsteinova obecná teorie relativity.

Zvětšit obrázek

Rentgenový snímek 1E 0657-56. Temná a normální hmota byly odděleny při obrovské srážce dvou velkých kup galaxií. Rázová vlna (Shock Front) a „klubíčko“ horkého plynu (Bullet-Shaped Hot Gas).

Horký plyn v každé z kup byl během srážky zpomalen silou odporu prostředí podobnému odporu vzduchu. Naopak temná hmota nebyla srážkou zpomalena, protože mezi sebou a s plynem interaguje pouze gravitačně. To vyvolalo oddělení temné a normální hmoty, které astronomové pozorovali. Pokud by byl horký plyn nejhmotnější složkou v kupách, jak navrhuje alternativní teorie gravitace, pak by takové oddělení nebylo viditelné. K tomu je právě nutná temná hmota.

„Jde o takový typ výsledku, který budoucí teorie musí vzít v úvahu,“ řekl Sean Carroll, kosmolog (University of Chicago), který se na výzkumu nepodílel. „Jakmile se hneme kupředu v chápání pravé povahy temné hmoty, nebude možné tento nový výsledek ignorovat."

Zvětšit obrázek

Složený snímek 1E 0657-56 (rentgenový a pomocí gravitační čočky). Temné a normální hmota byly odděleny při obrovské srážce dvou velkých kup galaxií.

Objev také dává vědcům větší jistotu, že Newtonova gravitace, známá na Zemi a ve sluneční soustavě, také funguje na obrovské škále kup galaxií.

Zvětšit obrázek

Optický snímek kupy galaxií 1E 0657-56.

"Zavřeli jsme zadní vrátka gravitaci a dostali jsme se mnohem blíž než kdykoliv předtím k možnosti vidět tuto neviditelnou hmotu,“ řekl Clowe.

Animace (MPEG):

Blízký záběr ukazuje spirální galaxie přibližně stejná velikosti jako Mléčná dráha (naše Galaxie) jak Mléčná dráha. Celé pole obsahuje více než 1000 galaxií, patřících do jedné kupy.

Zvětšit obrázek

Srážka kup galaxií a zviditelnění temné hmoty. Credit: NASA/CXC/M.Weiss

Výsledky byly publikovány v Astrophysical Journal.

Animace srážky kup galaxií.
Credit: NASA/CXC/M.Weiss

Poznámky:

Snímky kupy galaxií 1E 0657-56 („Bullet Cluster“) - rentgenový, optický a pomocí gravitační čočky a kombinace těchto snímků do jednoho obrázku.

Optický snímek (ve viditelném světle) z Magellanu a HST ukazuje galaxii oranžovou a bílou.
Rentgenový snímek (X-ray) z Chandry ukazuje horký plyn v kupě růžový.
Snímek pomocí gravitační čočky (Lensing Map) ukazuje hmotu kupy galaxií modře. Efekt gravitační čočky způsobuje především temná hmota a poskytuje důkaz, že většina hmoty ve vesmíru je temná.
Credit: X-ray: NASA/CXC/CfA/M.Markevitch et al.; Optical: NASA/STScI; Magellan/U.Arizona/D.Clowe et al.; Lensing Map: NASA/STScI; ESO WFI; Magellan/U.Arizona/D.Clowe et al.

Zdroj:
http://chandra.harvard.edu/press/06_releases/press_082106.html