Hubble explora el lado oscuro de las colisiones cósmicas
Los astrónomos que usan observaciones de la NASA / ESA Hubble y el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA han estudiado cómo la materia oscura en los cúmulos de galaxias se comporta cuando los cúmulos chocan.Los resultados, publicados en la revista Science el 27 de marzo de 2015, muestran que la materia oscura interactúa consigo misma aún menos lo que se pensaba, y se estrecha hacia abajo las opciones para lo que podría ser esta sustancia misteriosa.
La materia oscura es un signo de interrogación gigante se cierne sobre nuestro conocimiento del Universo. Hay más materia oscura en el Universo que la materia visible, pero es extremadamente difícil de alcanzar; que no refleja, absorbe o emite luz, por lo que es invisible. Debido a esto, sólo se sabe que existe a través de susefectos gravitacionales en el Universo visible (véase, por ejemplo heic1215a ).
Para conocer más sobre esta misteriosa sustancia, los investigadores pueden estudiar de una manera similar a los experimentos sobre la materia visible - al ver lo que sucede cuando se tropieza con cosas [1] . Por esta razón, los investigadores buscan en vastas colecciones de galaxias, llamados cúmulos de galaxias, donde las colisiones que involucran la materia oscura se producen de forma natural y en la que existe en grandes cantidades lo suficiente para ver los efectos de las colisiones [2] .
Las galaxias están hechas de tres ingredientes principales: estrellas, nubes de gas y materia oscura. Durante las colisiones, las nubes de difusión de gas a lo largo de las galaxias chocan entre sí y ralentizar o detener. Las estrellas están mucho menos afectados por el arrastre del gas [3] y, debido a las enormes diferencias entre ellos, no tienen un efecto de ralentización en sí - aunque si dos estrellas hicieron colisionar las fuerzas de fricción sería enorme.
"Sabemos cómo el gas y las estrellas reaccionan a estos choques cósmicos y donde emergen de entre los escombros. La comparación de cómo la materia oscura se comporta nos puede ayudar a reducir lo que realmente es," explica David Harvey, de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL) en Suiza, es el autor principal de un nuevo estudio.
Harvey y su equipo utilizaron datos de la NASA / ESA Hubble y el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA para estudiar 72 grandes colisiones de racimo. Los choques ocurrieron en diferentes momentos, y son vistos desde diferentes ángulos - algunos desde el lado, y otros de frente [4] .
El equipo encontró que, como las estrellas, la materia oscura continuó directamente a través de las violentas colisiones sin disminuir la velocidad. Sin embargo, al contrario que en el caso de las estrellas, esto no se debe a que la materia oscura está muy lejos de otra materia oscura durante las colisiones. La teoría más aceptada es que la materia oscura se distribuye uniformemente a lo largo de los cúmulos de galaxias tan partículas de materia oscura con frecuencia se ponen muy cerca uno del otro. La razón de la materia oscura no ralentiza es porque no sólo no interactúan con partículas visibles, también interactúa menos con otra materia oscura que se pensaba.
"Un estudio previo había visto un comportamiento similar en el Cúmulo Bala ", dice el miembro del equipo de Richard Massey de la Universidad de Durham, Reino Unido. "Pero es difícil interpretar lo que estás viendo si tiene sólo un ejemplo. Cada colisión necesitan cientos de millones de año, por lo que en la vida humana que sólo llega a ver una imagen fija de un solo ángulo de la cámara. Ahora que hemos estudiado muchas más colisiones, podemos empezar a reconstruir la película completa y entender mejor lo que está pasando. "
Al encontrar que la materia oscura interactúa consigo misma aún menos lo que se pensaba, el equipo se han reducido con éxito por las propiedades de la materia oscura. Los teóricos de la física de partículas que seguir buscando, pero ahora tienen un conjunto más pequeño de incógnitas para trabajar con la construcción de sus modelos .
La materia oscura podría potencialmente tienen propiedades ricas y complejas, y todavía hay varios otros tipos de interacción para estudiar. Estos últimos resultados descartan interacciones que crean una fuerza de fricción fuerte, haciendo que la materia oscura para frenar durante las colisiones. Otras posibles interacciones podrían hacer que las partículas de materia oscura rebotan entre sí como bolas de billar, causando la materia oscura para ser echada fuera de colisiones o por gotas de materia oscura de cambiar de forma. El equipo estará estudiando estos la próxima.
Para aumentar aún más el número de colisiones que se pueden estudiar, el equipo también están buscando para estudiar las colisiones de galaxias individuales, que son mucho más comunes.
"Todavía hay varios candidatos viables para la materia oscura, por lo que el juego no ha terminado, pero son cada vez más cerca de una respuesta", concluye Harvey."Estos" Astronómicamente grandes 'colisionadores de partículas son finalmente dejando entrever el oscuro mundo a nuestro alrededor, pero fuera de su alcance. "
Notas
[1] En La Tierra los científicos utilizan aceleradores de partículas para obtener más información sobre las propiedades de las diferentes partículas. Los físicos pueden investigar qué sustancias están hechas de al acelerar partículas a una colisión, y el examen de las propiedades y la trayectoria de los escombros resultantes.
[2] Los racimos de galaxias son un enjambre de galaxias permeadas por un mar de rayos X caliente que emite gas de hidrógeno ionizado que está todo integrado en una enorme nube de materia oscura. Es la interacción de éstos, las estructuras más masivas del Universo que se observan para probar las propiedades de la materia oscura.
[3] La interacción gas-gas en las colisiones de racimo es muy fuerte, mientras que el arrastre de gas estrellas es débil. De una manera similar a una burbuja de jabón y una bala en el viento, donde la burbuja podría interactuar mucho más con el viento de la bala.
[4] Para saber dónde se encuentra la materia oscura en el cúmulo los investigadores estudiaron la luz de las galaxias detrás del cúmulo, cuya luz había sido magnificada y distorsionada por los medios de la agrupación. Debido a que tienen una buena idea de la masa visible del clúster, la cantidad que la luz se distorsiona les dice cuánta materia oscura hay en una región.
[5] Una teoría favorita es que la materia oscura podría estar constituido por partículas "supersimétricas". La supersimetría es una teoría en la que todas las partículas en nuestro Modelo Estándar - electrones, protones, neutrones, etc. - tienen una mayor masa socio "supersimétricas". Si bien no ha habido confirmación experimental de la supersimetría por el momento, la teoría sería resolver algunas de las lagunas en nuestro pensamiento actual. Uno de partículas propuestas de supersimetría sería estable, eléctricamente neutro, y sólo interactúan débilmente con las partículas comunes del Modelo Estándar - todas las propiedades necesarias para explicar la materia oscura.
Notas para los editores
El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la ESA y la NASA.
El trabajo de investigación, titulado "Las interacciones no-gravitacionales de la materia oscura en los cúmulos de galaxias en colisión" , será publicado en la revista Scienc correo el 27 de marzo de 2015.
El equipo internacional de astrónomos en este estudio consta de D. Harvey (École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Suiza, la Universidad de Edimburgo, Reino Unido), R. Massey (Universidad de Durham, Reino Unido), T. Kitching (University College de Londres, Reino Unido), A. Taylor (Universidad de Edimburgo, Reino Unido), y E. Tittley (Universidad de Edimburgo, Reino Unido).
Más información
Crédito de la imagen: NASA, ESA, D. Harvey (École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Suiza) y R. Massey (Universidad de Durham, Reino Unido)
Enlaces
Fuente:
http://www.spacetelescope.org/news/heic1506/?utm_content=buffer88e85&utm_medium=social&utm_source=plus.google.com&utm_campaign=buffer
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