Einsteinkorset avslöjar dold mörk materia

 

Bild https://www.rutgers.edu/ visar en sällsynt kosmisk konfiguration av ett Einsteinkors med fem ljuspunkter, i stället för de vanliga fyra. P. Cox et al. – ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) Ett Einsteinkors är en gravitationslinsad kvasar (ljusstark galaxkärna i form av ett ett stort svart hål som drar in materia från stjärnor ex och överglänser hela galaxen där den finns)som bildar fyra bilder av en och samma kvasar runt en central galax. Här är fenomenet troligen  istället omkring ett svart hål.

Ett "Einsteinkors"  är en sällan skådad kosmisk konfiguration, där ljuset från en avlägsen galax böjs av gravitationen från galaxerna framför den, vilket skapar fyra bilder  

Bilden längst upp av Einsteinkors är unikt som visade sig vara en massiv, dold gloria av mörk materia. Existensen av denna osynliga struktur kunde endast härledas genom noggrann datormodellering och analys. Upptäckten gjordes av ett internationellt team  studien är troligen nu publicerad i The Astrophysical Journal.

Mörk materia utgör det mesta av materian i universum, men den kan inte ses direkt. "Vi vet bara att den finns där på grund av hur den påverkar de saker vi kan se, som hur den böjer ljus från avlägsna galaxer", beskriver Baker, professor vid institutionen för fysik och astronomi vid School of Arts and Sciences vid Rutgers, State University of New Jersey och medförfattare till studien. "Den här upptäckten ger oss en sällsynt chans att studera den osynliga strukturen i detalj."

"Vi tänkte, 'Vad sjutton?'", säger Pierre Cox, en fransk astronom, forskningschef vid det franska nationella centret för vetenskaplig forskning och studiens huvudförfattare och den som först upptäckte anomalin i data från Northern Extended Millimeter Array (NOEMA) radioteleskop i de franska Alperna.

Teamet studerade en avlägsen, dammfylld galax som kallas HerS-3. Med hjälp av NOEMA och Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) i Chile då såg de att ljuset från HerS-3 delades upp i fem i stället för fyra. Först trodde de att det kunde vara ett fel i insamlad data. Men den femte bilden försvann inte.

Datormodellering av gravitationslinsen av  teoretisk astrofysiker Charles Keeton vid Rutgers university och doktorand Lana Eid vid samma universitet visade att de fyra synliga förgrundsgalaxerna som orsakade gravitationens böjning inte kunde förklara detaljerna i mönstret med fem bilder. Bara genom att lägga till en stor, osynlig massa, i det här fallet en halo av mörk materia, kunde modellen matcha observationerna.

 "Vi provade alla möjliga konfigurationer med bara de synliga galaxerna, men ingen av dem fungerade", beskriver Keeton, som också är professor vid institutionen för fysik och astronomi och medförfattare till studien.  Det enda sättet att få matematiken och fysiken att stämma överens var att lägga till en halo av mörk materia. Det är det som är styrkan i datormodellering. Det hjälper till att avslöja det du inte kan se."

"Det här systemet är som ett naturligt laboratorium", beskriver Cox. "Vi kan studera både den avlägsna galaxen och den osynliga materia som böjer sitt ljus."

Eid som håller på med sin doktorsexamen var medförfattare till studien, beskriver att hennes engagemang i forskningsprojektet har varit spännande från början till slut.

Teamet har förutspått att fler egenskaper, som utströmmande gas från galaxen, skulle kunna vara synliga i framtida observationer. Om dessa förutsägelser bekräftas skulle det vara en kraftfull validering av deras modeller. 

Baker beskriver att upptäckten är avgörande för både internationellt samarbete och USA:s federala stöd till vetenskap. ALMA-teleskopet i Chile och Very Large Array (VLA) i New Mexico stöds av National Science Foundation, och rymdteleskopet Hubble stöds av NASA. Alla spelade viktiga roller i det här arbetet, beskriver Cox.