Model, kje je temna snov?

Vsako galaksijo obdaja oblak temne snovi, imenovan halo, ki predstavlja večino mase galaksije. Temne snovi ne moremo opazovati neposredno, zato so meritve lastnosti haloja izredno zahtevne. Raziskovalna skupina z MIT-ja je na podlagi združenih meritev z več različnih serij opazovanj ocenila porazdelitev temne snovi v haloju. V raziskavi, objavljeni v reviji Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, skupina pokaže, da ima halo temne snovi tudi jedro.

Znanost / Znanstveni britoff

Galaksija brez temne snovi

Astronomi našli galaksijo brez vsebnosti temne snovi

Testni Osebek

 / 3. 4. 2018

Porazdelitev temne snovi v galaksiji lahko izmerimo posredno iz hitrosti kroženja zvezd. Hitrost, s katero zvezda kroži po galaksiji, je namreč odvisna od porazdelitve mase znotraj njene orbite. Če od porazdelitve mase odštejemo prispevek vidne snovi, ki ga lahko lažje izmerimo, dobimo porazdelitev temne snovi. Za takšne meritve potrebujemo hitrosti več zvezd na različnih oddaljenostih od središča galaksije, tako konstruiramo rotacijsko krivuljo. Tej prilagajamo razne fizikalne modele porazdelitve mase in tako ocenimo dejansko porazdelitev mase v galaksiji.

V raziskavi je skupina uporabila vzorec 30.000 zvezd z znano krožno hitrostjo in oddaljenostjo od središča galaksije. Velik vzorec zvezd je skupini omogočil, da je rotacijsko krivuljo do oddaljenosti 20 kiloparsekov, kjer najdemo le še peščico zvezd, izmerila z nekajodstotno napako.

Porazdelitev mase, ki jo izračunamo iz rotacijske krivulje, vključuje takó vidno kot temno snov. Skupina je porazdelitvi celotne mase odštela prispevek vidne snovi in iskala porazdelitev temne snovi, ki bi opisala opaženo rotacijsko krivuljo. Uporabili so dva najbolj uporabljena modela porazdelitve temne snovi v preučevanju galaksij; v astronomskih raziskavah pogosto uporabljen NFW in Einasto. Pokazali so, da se do oddaljenosti okoli 15 kiloparsekov oba modela dobro prilagajata rotacijski krivulji. V obnašanju pa se modela razlikujeta pri večjih oddaljenostih, ki jih model Einasto dobro opiše, NFW pa pri njih odpove.

Znanost / Znanstveni britoff

Mehiški bozonski valovi

Merjenje gravitacijskih valov skalarnih bozonov

Filip Maligoj Kos

 / 24. 12. 2021

Prilagajanje obeh modelov nakazuje na obstoj jedra oziroma centralne zgostitve temne snovi, ki je manjša od galaktičnega diska. Centralna zgostitev je okrogla struktura v središču haloja, kjer gostota temne snovi strmo naraste s približevanjem središču. Zgostitev temne snovi v središču bi lahko pojasnila hitro padanje krožnih hitrosti zvezd, kakršno opazimo na zunanjem robu galaksije.

Gre za prvo raziskavo, ki nakazuje obstoj centralne zgostitve v haloju na podlagi eksperimentalnih podatkov. Skupina sicer dodaja, da je centralna zgostitev lahko le posledica narave obeh modelov. Privzemajo namreč, da sta oba modela vsaj kvalitativno podobna dejanski porazdelitvi mase v galaksiji. 

Po rotacijski krivulji je potoval Oskar.

Vir slike: wikimedia commons, link