Komunikat prasowy

Nowy olbrzymi przegląd nieba rzuci światło na ciemną materię

Pierwsze wyniki przeglądu VST KiDS

9 lipca 2015

Opublikowano pierwsze rezultaty z nowego dużego przeglądu ciemnej materii na niebie południowym, wykonywanego za pomocą należącego do ESO teleskopu VLT Survey Telescope (VST) w Obserwatorium Paranal w Chile. Przegląd VST KiDS pozwoli astronomom na precyzyjne pomiary ciemnej materii, struktury halo galaktyki, ewolucji galaktyk i gromad. Pierwsze wyniki z KiDS pokazują w jaki sposób charakterystyki obserwowanych galaktyk są zdeterminowane przez otaczające je olbrzymie, niewidzialne zgęszczenia ciemnej materii.

Około 85% materii we Wszechświecie jest ciemna [1], a ten rodzaj materii nie jest dobrze poznany przez fizyków. Mimo iż ciemna materia nie świeci, ani nie absorbuje światła, astronomowie mogą ją wykryć dzięki efektom, jakie wywiera na gwiazdy galaktyki, a w szczególności dzięki oddziaływaniu grawitacyjnemu. Duży projekt ESO, korzystający z potężnych teleskopów do przeglądów nieba, pokazuje dokładniej niż do tej pory związki pomiędzy tajemniczą ciemną materią, a świecącymi galaktykami, które możemy obserwować bezpośrednio [2].

Projekt, znany jako Kilo-Degree Survey (KiDS), korzysta ze zdjęć z VLT Survey Telescope I jego olbrzymiej kamery OmegaCAM. Teleskop ten, umiejscowiony w należącym do ESO Obserwatorium Paranal w Chile, jest dedykowany przeglądom nocnego nieba w świetle widzialnym – i jest uzupełniany przez teleskop VISTA do przeglądów w podczerwieni. Jednym z głównych celów VST jest wykonanie map ciemnej materii, a następnie ich użycie do zrozumienia tajemniczej ciemnej energii, która powoduje, że tempo rozszerzania się Wszechświata rośnie.

Najlepszym sposobem na sprawdzenie gdzie znajduje się ciemna materia jest soczewkowanie grawitacyjne — zaburzenie podstawowej grawitacji Wszechświata, które wpływa na światło przychodzące od odległych galaktyk położonych daleko za ciemną materią. Analizując ten efekt można wykonać mapy miejsc, w których grawitacja jest najsilniejsza, a zatem w których znajduje się materia, w tym ciemna materia.

Jako część pierwszej serii publikacji, międzynarodowy zespół badawczy KiDS, kierowany przez Koena Kuijkena z Leiden Observatory w Holandii [3], wykorzystał to podejście do analizy zdjęć ponad dwóch milionów galaktyk odległych typowo o 5,5 miliarda lat świetlnych [4]. Naukowcy badali zaburzenia światła emitowanego przez galaktyki, które zakrzywia się gdy w trakcie swojej drogi w kierunku Ziemi przechodzi w pobliżu masywnych zagęszczeń ciemnej materii.

Pierwsze rezultaty pochodzą zaledwie z 7% finalnego obszaru przeglądu i koncentrują się na wykonaniu map rozmieszczenia ciemnej materii w grupach galaktyk. Większość galaktyk istnieje w grupach — dotyczy to także naszej własnej Drogi Mlecznej, która jest częścią Grupy Lokalnej — zatem zrozumienie jak wiele ciemnej materii zawierają jest kluczowym testem całej teorii formowania przez galaktyki kosmicznej sieci. Z efektu soczewkowania grawitacyjnego, grupy te wydają się zawierać około 30 raz więcej ciemnej materii niż materii widzialnej.

„Co interesujące, najjaśniejsza galaktyka prawie zawsze znajduje się w środku zgęszczenia ciemnej materii” mówi Massimo Viola (Leiden Observatory, Holandia), główny autor jednej z publikacji zespołu KiDS.

„Przewidywania teorii formowania się galaktyk, według których galaktyki kontynuują gromadzenie się w grupy i przemieszczanie w kierunku ich centrów, nigdy nie zostały wcześniej tak dobrze pokazane obserwacyjnie” dodaje Koen Kuijken.

Wyniki są dopiero początkiem dużego programu zbadania zestawów danych pochodzących z teleskopów do przeglądów nieba oraz danych, które są dostępne publicznie dla naukowców na całym świecie poprzez archiwum ESO.

Przegląd KiDS pomoże w lepszym zrozumieniu ciemnej materii. Możliwość wyjaśnienia ciemnej materii i jej efektów stanie się dużym przełomem w fizyce.

Uwagi

[1] Astronomowie ustalili, że całkowita zawartość masy/energii we Wszechświecie jest podzielona w proporcjach: 68% ciemnej energii, 27% ciemnej materii i 5% „normalnej” materii. Zatem 85% odnosi się do ułamka „materii”, która jest ciemna.

[2] Obliczenia za pomocą superkomputerów pokazują w jaki sposób Wszechświat wypełniony ciemną materią będzie ewoluował: wraz z upływem czasu ciemna materii będzie gromadzić się w olbrzymią strukturę kosmicznej sieci, a galaktyki i gwiazdy będą powstawać z gazu w najgęstszych miejscach koncentracji ciemnej materii.

[3] Międzynarodowy zespół badawczy KiDS obejmuje naukowców z Holandii, Wielkiej Brytanii, Niemiec, Włoch i Kanady.

[4] Niniejsza praca wykorzystała trójwymiarową mapę grup galaktyk dostarczoną przez projekt Galaxy And Mass Assembly (GAMA), wykonaną dzięki szerokim obserwacjom na Anglo-Australian Telescope.

Więcej informacji

Wyniki badań przedstawiono w serii publikacji wysłanych do druku w czołowych czasopismach. Listę publikacji można znaleźć tutaj.

ESO jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Wspiera je 16 krajów: Austria, Belgia, Brazylia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy. ESO prowadzi ambitne programy dotyczące projektowania, konstrukcji i użytkowania silnych naziemnych instrumentów obserwacyjnych, pozwalając astronomom na dokonywanie znaczących odkryć naukowych. ESO odgrywa wiodącą rolę w promowaniu i organizowaniu współpracy w badaniach astronomicznych. ESO zarządza trzema unikalnymi, światowej klasy obserwatoriami w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada teleskop VLT (Very Large Telescope - Bardzo Duży Teleskop), najbardziej zaawansowane na świecie astronomiczne obserwatorium w świetle widzialnym oraz dwa teleskopy do przeglądów. VISTA pracuje w podczerwieni i jest największym na świecie instrumentem do przeglądów nieba, natomiast VLT Survey Telescope to największy teleskop dedykowany przeglądom nieba wyłącznie w zakresie widzialnym. ESO jest głównym partnerem ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. Z kolei na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, ESO buduje 39-metrowy teleskop E-ELT (European Extremely Large Telescope - Ekstremalnie Wielki Teleskop Europejski), który stanie się “największym okiem świata na niebo”.

Linki

• Linki do publikacji naukowych
• Zdjęcia VST

Kontakt

Koen Kuijken
Leiden Observatory
Leiden, The Netherlands
Tel.: +31 71 527 5848
Tel. kom.: +31 628 956 539
E-mail: kuijken@strw.leidenuniv.nl

Massimo Viola
Leiden Observatory
Leiden, The Netherlands
Tel.: +31 71 527 8442
E-mail: viola@strw.leidenuniv.nl

Lars Lindberg Christensen
Head of ESO ePOD
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6761
Tel. kom.: +49 173 3872 621
E-mail: lars@eso.org

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych