ดาราจักรแคระ I Zwicky 18. เครดิตรูปภาพ: NASA คลิกเพื่อดูภาพขยาย
เบาะแสที่เปิดเผยโดยมุมมองที่คมชัดเมื่อเร็ว ๆ นี้ของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลทำให้นักดาราศาสตร์สามารถทำแผนที่ที่ตั้งของ“ สสารมืด” ที่มองไม่เห็นในรายละเอียดอย่างไม่เคยปรากฏมาก่อนในกระจุกกาแลคซีอายุน้อยสองแห่ง
ทีมวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศมหาวิทยาลัย Johns Hopkins รายงานผลการวิจัยในวารสาร Astrophysical Journal ฉบับเดือนธันวาคม (ข้อสังเกตอื่น ๆ ที่มีรายละเอียดน้อยกว่าปรากฏในฉบับเดือนมกราคม 2548 ของสิ่งพิมพ์นั้น)
ผลลัพธ์ของทีมให้ความเชื่อมั่นกับทฤษฎีที่ว่ากาแลคซีที่เราเห็นสามารถก่อตัวขึ้นในบริเวณที่หนาแน่นที่สุดของ“ ใยแก้วนำแสง” ของสสารมืดที่มองไม่เห็นเช่นเดียวกับฟองที่รวบรวมบนคลื่นมหาสมุทรกล่าวว่า นักวิทยาศาสตร์ใน Henry A. Rowland ภาควิชาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ในโรงเรียนศิลปะและวิทยาศาสตร์ Krieger ของ Johns Hopkins
“ ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ทำให้เราสามารถจำลองจักรวาลทั้งหมดและติดตามการรวมตัวกันของสสารเข้าสู่ดาวฤกษ์กาแล็กซี่กระจุกกาแลคซีและใยยาวของสสารตั้งแต่มหาศาลถึงพันปีจนถึงปัจจุบัน” จีกล่าว “ อย่างไรก็ตามมันเป็นสิ่งที่ท้าทายมากที่จะตรวจสอบผลการจำลองที่สังเกตได้เพราะสสารมืดไม่เปล่งแสง”
Jee กล่าวว่าทีมงานได้วัด“ เลนส์” ที่มีความโน้มถ่วงปรากฏในภาพฮับเบิลหรือไม่? นั่นคือการบิดเบือนรูปร่างของกาแลคซีขนาดเล็กที่เกิดจากแรงโน้มถ่วงจากสสารมืดที่มองไม่เห็น เพื่อสร้างแผนที่สสารมืดที่มีรายละเอียด พวกเขาทำการสำรวจด้วยกาแลคซีสองกลุ่มที่ก่อตัวขึ้นเมื่อเอกภพมีอายุประมาณครึ่งหนึ่งของยุคปัจจุบัน
“ ภาพที่เราถ่ายแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่ากาแลคซีกระจุกดาวตั้งอยู่ในบริเวณที่หนาแน่นที่สุดของรัศมีสสารมืดซึ่งแสดงเป็นสีม่วงในภาพของเรา” Jee กล่าว
งานที่เน้นทฤษฎีที่สสารมืด? ซึ่งคิดเป็น 90 เปอร์เซ็นต์ของสสารในจักรวาล และสสารที่มองเห็นควรรวมตัวกันในที่เดียวกันเพราะแรงโน้มถ่วงดึงมันมารวมกัน Jee กล่าว ความเข้มข้นของสสารมืดควรดึงดูดสสารที่มองเห็นได้และเป็นผลให้ช่วยในการก่อตัวของดาวส่องสว่างกาแลคซีและกระจุกกาแลคซี
สสารมืดนำเสนอหนึ่งในปัญหาที่ทำให้งงที่สุดในจักรวาลวิทยาสมัยใหม่ มองไม่เห็น แต่ไม่ต้องสงสัยเลยว่ามี? วิทยาศาสตร์สามารถวัดผลกระทบได้อย่างไร ลักษณะที่แน่นอนยังคงเข้าใจยาก ความพยายามในการทำแผนที่สสารมืดในรายละเอียดด้วยกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินก่อนหน้านี้ถูกทำให้พิการเนื่องจากความปั่นป่วนในชั้นบรรยากาศของโลก
“ การสังเกตผ่านชั้นบรรยากาศนั้นเหมือนกับการพยายามดูรายละเอียดของภาพที่ด้านล่างของสระว่ายน้ำที่เต็มไปด้วยคลื่น” ฮอลแลนด์ฟอร์ดฟอร์ดหนึ่งในผู้ร่วมเขียนบทความและศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ของ Johns Hopkins กล่าว
ทีม Johns Hopkins-STScI สามารถเอาชนะสิ่งกีดขวางในชั้นบรรยากาศผ่านการใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล การติดตั้งกล้องขั้นสูงสำหรับการสำรวจในฮับเบิลเมื่อสามปีที่แล้วเป็นสิ่งที่เป็นประโยชน์เพิ่มเติมซึ่งเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพการค้นพบของ HST ก่อนหน้าด้วยปัจจัย 10
ทีมมุ่งความสนใจไปที่กลุ่มกาแลคซีสองแห่ง (แต่ละแห่งมีกาแลคซีมากกว่า 400 แห่ง) ในท้องฟ้าทางใต้
“ ภาพเหล่านี้มีจุดประสงค์เพื่อศึกษากาแลคซีในกระจุกไม่ใช่ไม่ใช่เลนส์ของกาแลคซีพื้นหลัง” ริชาร์ดไวท์ผู้ร่วมเขียนนักดาราศาสตร์ STScI ซึ่งเป็นหัวหน้าหน่วยเก็บข้อมูลฮับเบิลกล่าว “ แต่ความคมชัดและความไวของภาพทำให้เหมาะสำหรับโครงการนี้ นั่นคือความงามที่แท้จริงของภาพฮับเบิล: พวกมันจะถูกใช้เป็นเวลาหลายปีสำหรับการสืบสวนทางวิทยาศาสตร์ใหม่ ๆ ”
ผลลัพธ์ของการวิเคราะห์ของทีมคือชุดของภาพที่มีการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ที่มีรายละเอียดที่ชัดเจนซึ่งแสดงตำแหน่งของสสารมืด จากข้อมูลของ Jee ภาพเหล่านี้ทำให้นักวิจัยมีโอกาสที่ไม่เคยมีมาก่อนในการอนุมานคุณสมบัติของสสารมืด
โครงสร้างก้อนกลมของสสารมืดรอบกาแลคซีกระจุกนั้นสอดคล้องกับความเชื่อในปัจจุบันว่าอนุภาคสสารมืดนั้น“ ไม่ชนกัน” Jee กล่าว นักฟิสิกส์เชื่อว่าแตกต่างจากอนุภาคสสารปกติพวกมันไม่ชนและกระจายเหมือนลูกบอลบิลเลียด แต่จะผ่านกันได้ง่าย
“ อนุภาคที่มีการชนกันน้อยไม่ส่งผลต่อกันและกันเช่นเดียวกับที่อะตอมไฮโดรเจนสองตัวทำ หากอนุภาคสสารมืดเป็น collisional เราจะสังเกตเห็นการกระจายของสสารมืดที่ราบรื่นกว่ามากโดยไม่มีโครงสร้างก้อนเล็ก ๆ "Jee กล่าว
ฟอร์ดกล่าวว่าการศึกษาครั้งนี้แสดงให้เห็นว่า ACS นั้นมีข้อได้เปรียบที่ไม่เหมือนใครสำหรับการศึกษาเกี่ยวกับเลนส์ความโน้มถ่วงและเมื่อเวลาผ่านไปจะช่วยเพิ่มความเข้าใจในการก่อตัวและวิวัฒนาการของโครงสร้างจักรวาลรวมถึงสสารมืด
“ ผมรู้สึกยินดีเป็นอย่างยิ่งที่การทำงานอย่างหนักเจ็ดปีของนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรที่มีความสามารถจำนวนมากเพื่อสร้างกล้องขั้นสูงสำหรับการสำรวจคือการให้มนุษยชาติทั้งหมดด้วยภาพที่ลึกและเข้าใจถึงต้นกำเนิดของจักรวาลอันยิ่งใหญ่ของเรา” ฟอร์ดกล่าว นักวิจัยหลักของ ACS และหัวหน้าทีมวิทยาศาสตร์
ทีมวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมของ ACS ตั้งสมาธิที่มหาวิทยาลัย Johns Hopkins และสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศในวิทยาเขต Homewood ของมหาวิทยาลัยในบัลติมอร์ นอกจากนี้ยังรวมถึงนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยสำคัญอื่น ๆ ในสหรัฐอเมริกาและยุโรป ACS ได้รับการพัฒนาโดยทีมงานภายใต้สัญญา NASA NAS5-32865 และการวิจัยนี้ได้รับการสนับสนุนโดย NASA Grant NAG5-7697
แหล่งต้นฉบับ: ข่าว JHU
