Forsker Håkon Dahle fra Institutt for teoretisk astrofysikk deltar i en internasjonal forskningsgruppe som har laget en detaljert kartlegging over fordelingen av mørk materie i 28 galaksehoper. En galaksehop er en større eller mindre gruppe galakser som er bundet sammen gjennom tyngdekraften. Den største andelen materie i en galaksehop er mørk.
Hopene i denne studien har blitt observert gjennom den store internasjonale studien SDSS (Sloan Digital Sky Survey) og med det japanske Subaru-teleskopet. Forskerne har benyttet seg av et fenomen som kalles gravitasjonslinsing. Dette er en optisk effekt som kommer av at store massekonsentrasjoner bøyer lysstråler fra bakenforliggende objekter, slik at bildene vi ser av galaksene som ligger bak en galaksehop, på ulike måter vil være fordreide bilder av slik galaksen egentlig ser ut. Utsatt for sterk gravitasjonslinsing kan man se flere bilder av samme galakse, eller bildene kan bli fordreid (se figur 1). Svak gravitasjonslinsing gir små endringer i opplinjeringsmønsteret til de bakenforliggende galaksene, og kan måles statistisk ved å se på mange galakser samtidig.
Gjennomsnittlig fordeling av mørk materie i galaksehoper fra en kombinert analyse av sterk og svak gravitasjonslinsing. Merk den flattrykte sentrale delen av hopen.
Flattrykt materiefordeling
Forskerne i denne studien har brukt en kombinasjon av sterk og svak gravitasjonslinsing til å utarbeide en svært detaljert analyse av den mørke materien i galaksehopene. Resultatene viser at materien i galaksehopene ikke er symmetrisk fordelt men flattrykt (se figur 2). Dette støttes av tidligere arbeider (bl.a. fra Institutt for teoretisk astrofysikk), men den unike kombinasjonen av begge typer gravitasjonslinsing i denne studien har gjort at man ikke lenger behøver å hvile på visse antagelser som har vært gjort tidligere.
Som forventet fra simuleringer
Andre studier av fordelingen av mørk materie i galaksehoper har tidligere indikert at den mørke materien er mer konsentrert i den innerste delene av hopene enn forventet. Disse forventningene er basert på datasimuleringer av galaksehoper hvor man tar utgangspunkt i de hittil mest nøyaktige målingene av mengde og type materie og energi i universet. En viktig motivasjon bak et pågående stort observasjonsprogram ved Hubble Space Telescope er å forklare dette avviket mellom observasjoner av mørk materie og simuleringer.
De nye gravitasjonslinsemålingene av 28 galaksehoper fra Subaru-teleskopet viser imidlertid at den mørke materien i galaksehoper er fordelt som forventet fra simuleringene. Denne studien viser også at de få hopene som er studert i detalj på tilsvarende måte tidligere er blitt valgt ut på en måte som gjør at deres egenskaper ikke er representative for typiske galaksehoper.
Les mer:
Pressemelding fra IPMU (Institute for the Physics and Mathematics of the Universe), University of Tokyo
Artikkelen på preprintarkivet
Mer om mørk materie på ITAs «Lær mer»-sider