Mørkt stof og massive galakser

Omkring 85% af stoffet i universet er i form af mørkt stof, hvis natur forbliver et mysterium, og resten er af den slags, der findes i atomer. Mørkt stof udviser tyngdekraft, men interagerer ellers ikke med normalt stof, den udsender heller ikke lys. Astronomer, der studerer galaksernes udvikling, finder ud af, at mørkt stof, fordi det er så rigeligt, gør, imidlertid, dominerer dannelsen i universet af storskalastrukturer som galaksehobe.

Selvom det er svært at opdage direkte, mørkt stof kan spores ved at modellere følsomme observationer af fordelingen af ​​galakser på tværs af en række skalaer. Galakser befinder sig generelt i centrene af store klumper af mørkt stof kaldet haloer, fordi de omgiver galakserne. Gravitationslinser af fjernere galakser med mørkt stof-haloer i forgrunden tilbyder en særlig unik og kraftfuld sonde af den detaljerede fordeling af mørkt stof. "Svag linse" resulterer i beskedent, men systematisk deformerende former for baggrundsgalakser og kan give robuste begrænsninger på fordelingen af ​​mørkt stof i klyngerne; "stærk linse, " i modsætning, skaber stærkt forvrænget, forstørrede og lejlighedsvis flere billeder af en enkelt kilde.

I det seneste årti, observationer og hydrodynamiske simuleringer har væsentligt fremmet vores forståelse af, hvordan massive galakser udvikler sig, med et to-faset scenarie, der nu foretrækkes. I det første trin, de massive kerner af nutidens galakser dannes på kosmologiske tidspunkter fra stoffets gravitationelle kollaps til en galakse, sammen med deres omgivende mørke stof glorie. Stjernedannelse øger derefter stjernemassen af ​​galaksen. De mest massive galakser, imidlertid, har en anden fase, hvor de fanger stjerner fra de ydre områder af andre galakser, og når først deres egen stjernedannelse aftager, dominerer denne fase deres samling. Computermodeller og nogle observationsresultater ser ud til at bekræfte dette scenarie.

CfA-astronomen Joshua Speagle var medlem af et hold, der brugte ultra-sensitive, billeddannelse med bredt synsfelt ved optisk og nær infrarød bølgelængde på Subaru-teleskopet for at studere massiv galaksesamling. Deres teknik udnyttede svage linseeffekter, fordi massive galakser også har en tendens til at have mere massive, glorier af mørkt stof, der forvrænger lyset. Astronomerne undersøgte omkring 3200 galakser, hvis stjernemasser er mere end Mælkevejens (omkring omkring fire hundrede milliarder solmasser). Ved hjælp af svage linseanalyser, de fandt ud af, at information om samlingshistorien for massive mørkt stof-haloer er kodet i stjernemassefordelingerne af massive centrale galakser. Blandt andre implikationer, forskerne viser, at for galakser med samme masse, dem med mere udvidede former har en tendens til at have mere massive mørkt stof-haloer. Resultaterne åbner et nyt vindue til at udforske, hvordan massive galakser dannes og udvikler sig over kosmisk tid.