Astronomija

Ar tamsioji materija galėtų padėti formuotis žvaigždėms?

Ar tamsioji materija galėtų padėti formuotis žvaigždėms?

Tai susiję su klausimu: "Ar tamsioji materija gali sumažinti džinsų ilgį?" Jei tamsioji materija bet kokiu būdu padeda formuotis žvaigždėms, argi jos negalima aptikti tiksliai matuojant greičius jaunose atvirose grupėse? Visų pirma, ar galima paaiškinti žvaigždžių judesius Plejadėse be tamsiosios materijos?


Keista, ko turėtumėte paklausti - šiuo metu rengiu dokumentą apie NGC 2516 - „pietines Plejades“ ir žvelgiu į dinamišką žvaigždžių būklę, palyginti su matomos masės pasiskirstymu.

Mūsų išvada yra ta, kad žvaigždžių radialiniai greičiai yra viruso pusiausvyroje, o greičio dispersijos visiškai atitinka masę, kuri yra matomose žvaigždėse. Taigi tamsiosios materijos nereikia - tikriausiai galite atmesti bet kokį daugiau kaip 50% matomų žvaigždžių indėlį. (NB, kad darbo tikslas yra neieškoti tamsiosios materijos, nesitikima - žr. Toliau).

Tai yra vienas iš pirmųjų labai išsamių matavimų atviroje grupėje (pvz., Plejadėse), nes reikalingi greičio tikslumai turi būti žymiai geresni nei greičio sklaida. Tokiam retam klasteriui, kaip Plejadės, tai yra <1 $ km / s, o tai yra sudėtinga.

Yra vienas senas Joneso (1970) dokumentas, kuriame naudojami tinkami judesiai Plejadėse, siekiant įvertinti dinaminę masę, pagrįstą 690 USD M _ { odot} $ viruso pusiausvyra, palyginti su 470 USD M _ { odot} $ tiesiogiai skaičiuojant. žvaigždžių. Tačiau Jonesas pabrėžia, kad pastarasis skaičius yra apatinė riba (savo tyrime jie tikrai negalėjo pamatyti labai mažos masės žvaigždžių ir rudųjų nykštukų), o pirmasis skaičius turi daug neaiškumų. Taigi nėra jokių tikrų „tamsiosios materijos“ įrodymų.

Rutulinių grupių dinamiką lengviau išmatuoti - jos yra masyvesnės ir pasižymi daug didesnio greičio dispersijomis. Bendras vaizdas yra pagrįstas greičio dispersijų ir numanomų masės pasiskirstymų susitarimas skaičiuojant matomas žvaigždes. Žinoma, yra neaiškumų, tačiau negali būti didelio tamsiosios medžiagos komponento. Kai kuriuose klasteriuose buvo nustatytos mažiausios tamsiosios materijos ribos, kai $ <6 $% (pvz., Ibata ir kt., 2012).

Pirmieji „Gaia“ palydovo rezultatai, kurie bus pateikti maždaug po 18 mėnesių, išpūs šį lauką. Plejadėse turėsime nepaprastai tikslius $ sim 1000 $ žvaigždžių tangentinius greičius.

Manoma, kad tamsioji materija nedarys vaidmens formuojant nedidelį mastą (žvaigždžių spiečių). Kai susidaro klasteriai, energijos išsklaidymas sąveikaujant dujomis leidžia jiems atsidurti susietomis sistemomis. Tamsioji medžiaga yra neišsklaidyta. Kadangi šių grupių pabėgimo greitis yra 1–10 km / s, palyginti su šimtų km / s greičiu datk materijoje, net nesitikima, kad bus tamsiosios medžiagos gravitacinė koncentracija. Tai visiškai skiriasi nuo galaktikų susidarymo, kuris siejamas su jau egzistuojančiomis tamsiosios materijos struktūromis.


Astronomai pateikia galimą paaiškinimą apie sunkiai pasiekiamas galaktikas be tamsios medžiagos

Kalifornijos universiteto (Riversaidas) astronomų vadovaujama komanda nustatė, kad kai kurios nykštukinės galaktikos šiandien gali atrodyti be tamsiosios medžiagos, nors jos susiformavo kaip galaktikos, kuriose praeityje dominavo tamsioji materija.

Galaktikos, kuriose, atrodo, yra mažai arba visai nėra tamsiosios materijos - ne šviečianti medžiaga, kuri, manoma, sudaro 85% visatos materijos, - apsunkina astronomų supratimą apie visatos tamsiosios materijos turinį. Tokios galaktikos, kurios neseniai buvo rastos stebėjimų metu, meta iššūkį astronomų naudojamam kosmologiniam modeliui, vadinamam „Lambda Cold Dark Matter“ arba LCDM, kur visas galaktikas supa masyvi ir išplėsta tamsiosios medžiagos aureolė.

Tamsos medžiagos neturinčios galaktikos astronomijos bendruomenėje nėra gerai suprantamos. Vienas iš būdų ištirti galimus šių nepagaunamų galaktikų susidarymo mechanizmus - pavyzdžiai yra ultradiffuzinės DF2 ir DF4 galaktikos - tai surasti panašius objektus skaitinėse simuliacijose ir ištirti jų laiko raidą bei aplinkybes, lemiančias jų tamsiosios materijos praradimą.

Jessica Doppel, UC upės Fizikos ir astronomijos katedros magistrantė ir pirmoji mokslinių straipsnių, publikuotų Karališkosios astronomijos draugijos mėnesiniuose pranešimuose, autorė paaiškino, kad LCDM visatoje visose galaktikose turėtų dominuoti tamsioji materija.

„Tai iššūkis“, - sakė ji. „Surasti analogų imituojant tai, ką mato stebėtojai, yra reikšminga ir neužtikrinta. Pradėjus išsiaiškinti tokio tipo objektų kilmę ir jų dažnai anomalias kamuolinių sankaupų populiacijas, galime dar labiau sutvirtinti savo teorinę tamsiosios materijos ir galaktikų susidarymo sistemą ir patvirtinti, kad nereikia jokių alternatyvių tamsiosios materijos formų. Mes pastebėjome, kad šalta tamsioji medžiaga veikia gerai “.

Tyrimui mokslininkai naudojo kosmologinį ir hidrodinaminį modeliavimą „Illustris“, kuris siūlo galaktikos susidarymo modelį, kuris apima žvaigždžių evoliuciją, supernovos grįžtamąjį ryšį, juodosios skylės augimą ir susijungimus. Tyrėjai nustatė, kad pora „nykštukinių galaktikų“ grupėse turėjo panašų žvaigždžių kiekį, rutulinių spiečių skaičių ir tamsiosios medžiagos masę kaip DF2 ir DF4. Kaip rodo jo pavadinimas, nykštukinė galaktika yra maža, ją sudaro iki kelių milijardų žvaigždžių. Priešingai, Paukščių Takas, kuriame yra daugiau nei 20 žinomų nykštukų galaktikų, skriejančių aplink jį, turi 200–400 milijardų žvaigždžių. Norint įvertinti tamsiosios medžiagos kiekį galaktikose, ypač nykštukuose, dažnai naudojami rutuliniai klasteriai.

Tyrėjai naudojo „Illustris“ modeliavimą, kad ištirtų nelyginių nykštukinių galaktikų, tokių kaip DF2 ir DF4, kilmę. Jie rado imituotų nykštukų be tamsiosios medžiagos analogų objektų pavidalu, kurie ilgą laiką vystėsi galaktikos spiečiuose ir prarado daugiau kaip 90% tamsiosios medžiagos per atoslūgį - medžiagos pašalinimas galaktikos potvynio jėgomis. .

„Įdomu tai, kad tas pats potvynių ir atoslūgių pašalinimo mechanizmas gali paaiškinti kitas nykštukų, tokių kaip DF2 ir DF4, savybes, pavyzdžiui, tai, kad jos yra„ ultravioletinės galaktikos “, - sakė bendraautorė Laura Sales, fizikos ir astronomijos docentė. UCR ir Doppelio absolventų patarėju. „Mūsų modeliavimas siūlo bendrą šių nykštukų struktūros ir mažo tamsiosios medžiagos kiekio sprendimą. Galbūt ekstremaliai plintantys objektai formuojasi nepaprastai dideliu potvynio masės praradimu šiaip įprastose nykštukinėse galaktikose “.

Bendradarbiaudama su Maxo Plancko astrofizikos instituto Vokietijoje tyrėjais, Sales grupė šiuo metu dirba su patobulintomis simuliacijomis, kuriose pateikiama išsamesnė fizika ir skaitmeninė skiriamoji geba yra maždaug 16 kartų geresnė nei „Illustris“ modeliavimo.

"Turėdami šiuos duomenis, mes galėsime išplėsti savo tyrimą net ir mažesnės masės nykštukams, kurių visatoje yra daugiau ir kurių centre, tikimasi, bus daugiau tamsiosios medžiagos, todėl juos paaiškinti bus sunkiau", - sakė Doppelis. „Mes ištirsime, ar potvynių nuėmimas galėtų padėti nykdyti nykštukus jų vidinės tamsiosios medžiagos turinyje. Mes planuojame numatyti nykštukų žvaigždžių, rutulio sankaupos ir tamsiosios medžiagos kiekį, kurį vėliau palyginsime su būsimais stebėjimais “.

Tyrėjų grupei jau buvo skirtas laikas W. M. Kecko observatorijoje, kad padėtų atsakyti į kai kuriuos klausimus, susijusius su nykštukų stebėjimais Mergelės klasteryje.

Sales ir Doppel tyrime dalyvavo Julio F. Navarro iš Viktorijos universiteto Kanadoje Mario G. Abadi ir Felipe Ramos-Almendares iš Kordobos nacionalinio universiteto Argentinoje Ericas W. Pengas iš Pekino universiteto Kinijoje ir Elisa Toloba iš Kinijos. Ramiojo vandenyno universitetas Kalifornijoje.

Tyrimą parėmė NASA ir Nacionalinio mokslo fondo dotacijos.

Tyrimo darbas pavadintas „Rutuliniai klasteriai, kaip nykštukų tamsiosios medžiagos kiekio žymekliai galaktikų spiečiuose“.


Galimas paaiškinimas apie galinčias pasireikšti galaktikoms be tamsių medžiagų

Kalifornijos universiteto (Riversaidas) astronomų vadovaujama komanda nustatė, kad kai kurios nykštukinės galaktikos šiandien gali atrodyti be tamsiosios medžiagos, nors jos susiformavo kaip galaktikos, kuriose praeityje dominavo tamsioji materija.

Galaktikos, kuriose, atrodo, yra mažai arba visai nėra tamsiosios materijos - manoma, kad šviečianti medžiaga sudaro 85% visatos materijos - astronomai apsunkina visatos ir tamsiosios materijos turinio supratimą. Tokios galaktikos, kurios neseniai buvo rastos stebėjimų metu, meta iššūkį astronomų naudojamam kosmologiniam modeliui, vadinamam „Lambda Cold Dark Matter“ arba LCDM, kur visas galaktikas supa masyvi ir išplėsta tamsiosios medžiagos aureolė.

Tamsos medžiagos neturinčios galaktikos astronomijos bendruomenėje nėra gerai suprantamos. Vienas iš būdų ištirti galimus šių nepagaunamų galaktikų susidarymo mechanizmus - pavyzdžiai yra ultravioletinės DF2 ir DF4 galaktikos - tai surasti panašius objektus skaitinėse simuliacijose ir ištirti jų laiko raidą bei aplinkybes, lemiančias jų tamsiosios materijos praradimą.

Jessica Doppel, UC Riverside fizikos ir astronomijos katedros magistrantė ir pirmoji mokslinių straipsnių, publikuotų Mėnesiniai Karališkosios astronomijos draugijos pranešimai, paaiškino, kad LCDM visatoje visose galaktikose turėtų dominuoti tamsioji materija.

Laura Sales (sėdinti, kairė) su savo buvusių ir esamų studentų tyrimo grupe, įskaitant Jessica Doppel (sėdinti, dešinėje). Kreditas: Stan Lim, UC „Riverside“.

& # 8220Šis iššūkis & # 8221, sakė ji. & # 8220 Analogų radimas simuliuojant tai, ką mato stebėtojai, yra reikšmingas ir nėra garantuojamas. Pradėjus išsiaiškinti šio tipo objektų kilmę ir jų dažnai anomalias kamuolinių sankaupų populiacijas, galime dar labiau įtvirtinti savo teorinę tamsiosios materijos ir galaktikų susidarymo sistemą ir patvirtinti, kad alternatyvių tamsiosios materijos formų nereikia. Mes nustatėme, kad tamsioji šaltoji medžiaga veikia gerai. & # 8221

Tyrimui mokslininkai naudojo kosmologinį ir hidrodinaminį modeliavimą „Illustris“, kuris siūlo galaktikos susidarymo modelį, kuris apima žvaigždžių evoliuciją, supernovos grįžtamąjį ryšį, juodosios skylės augimą ir susijungimus. Tyrėjai nustatė, kad pora & # 8220nykštukų galaktikų & # 8221 grupėse buvo panašus žvaigždžių kiekis, kamuolinių grupių skaičius ir tamsiosios medžiagos masė kaip DF2 ir DF4. Kaip rodo jo pavadinimas, nykštukinė galaktika yra maža, ją sudaro iki kelių milijardų žvaigždžių. Priešingai, Paukščių Takas, kuriame yra daugiau nei 20 žinomų nykštukų galaktikų, skriejančių aplink jį, turi 200–400 milijardų žvaigždžių. Norint įvertinti tamsiosios medžiagos kiekį galaktikose, ypač nykštukuose, dažnai naudojami rutuliniai klasteriai.

Tyrėjai naudojo „Illustris“ modeliavimą, kad ištirtų nelyginių nykštukinių galaktikų, tokių kaip DF2 ir DF4, kilmę. Jie rado imituotų nykštukų be tamsiosios medžiagos analogų objektų pavidalu, kurie ilgą laiką vystėsi galaktikos spiečiuose ir prarado daugiau kaip 90% tamsiosios medžiagos per atoslūgį - medžiagos pašalinimas galaktikos potvynio jėgomis. .

Įdomu tai, kad tas pats potvynių ir atoslūgių pašalinimo mechanizmas gali paaiškinti kitas nykštukų, tokių kaip DF2 ir DF4, savybes, pavyzdžiui, tai, kad jos yra & # 8216ultradiffuse & # 8217 galaktikos, & # 8221 sakė bendraautorė Laura Sales, asocijuota UCR fizikos ir astronomijos profesorius ir Doppel & # 8217s absolventas patarėjas. & # 8220Mūsų modeliavimas siūlo bendrą šių nykštukų struktūros ir mažo tamsiosios medžiagos kiekio sprendimą. Gali būti, kad ultravioletiniai objektai formuojasi dėl ypatingai paprastų nykštukinių galaktikų potvynių masės praradimo. & # 8221

Bendradarbiaudama su Maxo Plancko astrofizikos instituto tyrėjais Vokietijoje, „Sales & # 8217“ grupė šiuo metu dirba su patobulintais modeliavimais, kuriuose pateikiama išsamesnė fizika ir skaitmeninė skiriamoji geba yra maždaug 16 kartų geresnė nei „Illustris“ modeliavimo.

Turėdami šiuos duomenis, mes galėsime išplėsti savo tyrimą net ir mažesnės masės nykštukams, kurių visatoje yra daugiau ir jų centruose vyrauja daugiau tamsiosios medžiagos, todėl juos paaiškinti yra sunkiau. Doppelis pasakė. Išnagrinėsime, ar potvynių nuėmimas galėtų padėti nykdyti nykštukus jų vidinės tamsiosios medžiagos turinyje. Mes planuojame numatyti nykštukų ir žvaigždžių, rutulio sankaupos ir tamsiosios medžiagos kiekį, kurį vėliau palyginsime su būsimais stebėjimais.

Nuoroda: & # 8220Globalieji klasteriai kaip nykštukų tamsiosios medžiagos kiekio žymekliai galaktikos spiečiuose & # 8221: Jessica E Doppel, Laura V Sales, Julio F Navarro, Mario G Abadi, Eric W Peng, Elisa Toloba ir Felipe Ramos-Almendares, 8 2021 m. Vasaris, Mėnesiniai Karališkosios astronomijos draugijos pranešimai.
DOI: 10.1093 / mnras / staa3915

Tyrėjų grupei jau buvo skirtas laikas W. M. Kecko observatorijoje, kad padėtų atsakyti į kai kuriuos klausimus, susijusius su nykštukų stebėjimais Mergelės klasteryje.

Sales ir Doppel tyrime dalyvavo Julio F. Navarro iš Viktorijos universiteto Kanadoje Mario G. Abadi ir Felipe Ramos-Almendares iš Kordobos nacionalinio universiteto Argentinoje Ericas W. Pengas iš Pekino universiteto Kinijoje ir Elisa Toloba iš Kinijos. Ramiojo vandenyno universitetas Kalifornijoje.

Tyrimą parėmė NASA ir Nacionalinio mokslo fondo dotacijos.


Ar bent tamsioji medžiaga yra elektra įkrauta? Gal būt

Tamsioji materija su mažu elektriniu krūviu gali padėti paaiškinti ankstyvosios visatos evoliuciją, sako astronomai. Šiame vaizde visata įsivaizduojama besivystanti nuo Didžiojo sprogimo iki kosminio foninio spinduliavimo epochos, vėlesnių & # 8220tamsių amžių & # 8221 iki žvaigždžių ir galaktikų susidarymo: CfA / M. Weiss

Astronomai pasiūlė naują nematomos medžiagos modelį, kuris sudaro didžiąją dalį Visatos materijos. Jie ištyrė, ar tamsiosios medžiagos dalelių dalis gali turėti mažą elektrinį krūvį.

& # 8220Jūs girdėjote apie elektromobilius ir elektronines knygas, bet dabar kalbame apie tamsiąsias elektrines medžiagas, & # 8221 sakė Julianas Munozas iš Harvardo universiteto Kembridže (Massachusetts), kuris vadovavo žurnale paskelbtam tyrimui. Gamta. & # 8220Tačiau šis elektros krūvis yra ant mažiausių svarstyklių. & # 8221

Munozas ir jo bendradarbis Avi Loebas iš Harvardo-Smithsono astrofizikos centro (CfA) Kembridže (Massachusetts) tyrinėja galimybę, kad šios įkrautos tamsiosios medžiagos dalelės sąveikauja su normalia materija elektromagnetine jėga.

Jų naujas darbas sutampa su neseniai paskelbtu „Global EoR“ (reionizacijos epochos) parašo (EDGES) bendradarbiavimo nustatymo eksperimento rezultatu. Vasario mėnesį šio projekto mokslininkai teigė aptikę pirmosios kartos žvaigždžių radijo parašą ir galimus tamsiosios medžiagos ir normaliosios medžiagos sąveikos įrodymus. Kai kurie astronomai greitai užginčijo EDGES teiginį. Tuo tarpu Munozas ir Loebas jau nagrinėjo teorinį pagrindą, kuriuo jis grindžiamas.

& # 8220Mes savo tyrimais galime pasakyti pagrindinę fizikos istoriją, kad ir kaip interpretuotumėte EDGES rezultatą, & # 8221 sakė Loebas, kuris yra Harvardo astronomijos skyriaus pirmininkas. Tamsiosios materijos prigimtis yra viena didžiausių mokslo paslapčių, todėl mes turime naudoti bet kokius susijusius naujus duomenis jai išspręsti. & # 8221

Istorija prasideda pirmosiomis žvaigždėmis, skleidžiančiomis ultravioletinę (UV) šviesą. Pagal visuotinai priimtą scenarijų ši UV šviesa sąveikauja su šaltų vandenilio atomais dujose, esančiose tarp žvaigždžių, ir leido jiems sugerti kosminį mikrobangų fono (CMB) spinduliavimą, likusį Didžiojo sprogimo radiaciją.

Dėl šios absorbcijos turėjo sumažėti CMB intensyvumas per šį laikotarpį, kuris įvyko mažiau nei 200 milijonų metų po Didžiojo sprogimo. EDGES komanda teigė aptikusi šio CMB šviesos absorbcijos įrodymų, nors kiti mokslininkai dar turi tai nepriklausomai patikrinti. Tačiau vandenilio dujų temperatūra EDGES duomenyse yra maždaug pusė numatomos vertės.

& # 8220Jei per šį laikotarpį EDGES aptiko vėsesnes nei tikėtasi vandenilio dujas, kas tai galėtų paaiškinti? & # 8221 sakė Munozas. & # 8220Viena galimybė yra ta, kad vandenilį atvėsino tamsioji medžiaga. & # 8221

Tuo metu, kai absorbuojama CMB spinduliuotė, visi laisvi elektronai ar protonai, susiję su įprasta materija, būtų judėję savo lėčiausiu greičiu (nes vėliau juos kaitino rentgeno spinduliai iš pirmųjų juodųjų skylių). Įkrautų dalelių išsklaidymas efektyviausias esant mažam greičiui. Todėl bet kokia normaliosios ir tamsiosios medžiagos sąveika per šį laiką būtų buvusi stipriausia, jei būtų įkrauta tam tikrų medžiagų dalelių. Dėl šios sąveikos vandenilio dujos atvėstų, nes tamsioji materija yra šalta, todėl gali likti toks stebėjimo parašas, kaip teigia EDGES projektas.

Mes ribojame galimybę, kad tamsiosios materijos dalelės per mažus matomus kosminės aušros signalus neša mažą elektrinį krūvį - lygų milijoninei elektrono daliai “, - sakė Loebas. Tokių mažyčių krūvių neįmanoma pastebėti net naudojant didžiausius dalelių greitintuvus. & # 8221

Tik nedideli tamsiosios medžiagos kiekiai su silpnu elektriniu krūviu gali paaiškinti EDGES duomenis ir išvengti nesutikimo su kitais pastebėjimais. Jei didžioji dalis tamsiosios materijos yra įkrauta, šios dalelės būtų nukreiptos nuo regionų, esančių arti mūsų pačių Galaktikos disko, ir būtų užkirstas kelias vėl patekti. Tai prieštarauja stebėjimams, rodantiems, kad didelis kiekis tamsiosios materijos yra netoli Paukščių Tako disko.

Mokslininkai iš CMB stebėjimų žino, kad protonai ir elektronai ankstyvojoje Visatoje sujungė neutralius atomus. Tik nedidelė šių įkrautų dalelių dalis, maždaug viena iš kelių tūkstančių, liko laisva. Munozas ir Loebas svarsto galimybę, kad tamsioji materija galėjo pasielgti panašiai. EDGES ir panašių eksperimentų duomenys gali būti vienintelis būdas nustatyti kelias likusias įkrautas daleles, nes didžioji tamsiosios medžiagos dalis būtų neutrali.

Šio scenarijaus perspektyvi parametrų erdvė yra gana ribota, tačiau, jei tai patvirtins būsimi stebėjimai, žinoma, mes sužinotume ką nors esminio apie tamsiosios materijos pobūdį, vieną iš didžiausių galvosūkių, kuriuos šiandien turime fizikoje, & # 8221 sakė Harvardo Cora Dvorkin, kuri nedalyvavo naujajame tyrime.

Šiuos rezultatus apibūdinantis dokumentas pateikiamas 2018 m. Gegužės 31 d. Žurnalo numeryje Gamta.


Tamsiosios medžiagos kamuoliai padeda sprogti supernovoms (astronomija / kosmologija)

Ankstesnis Froggatt ir Neilson modelis pasiūlė, kad tamsiąją medžiagą turėtų sudaryti cm dydžio dideli į nykštukus panašūs daiktai, kuriuos laikytų oda, atskirianti dvi skirtingas vakuumo rūšis. Dabar savo naujausiame dokumente jie pasiūlė, kad šie tamsiosios medžiagos rutuliukai ar perlai per visą jos gyvenimą kauptųsi bet kurios žvaigždės viduryje. Tam tikru supernovos vystymosi etapu rutuliai pradės įsisavinti neutronus ir kitą aplinkinę medžiagą. Perduodami į rutulį, nukleonai patenka per 10 MeV galios potencialą, todėl rutuliai suvalgo saulės masę, dėl kurios susidaro didelė šilumos ir 10 priešo šilumos energija. Tokiu būdu temperatūra geležies šerdyje bus padidinta, suskaidant geležį į mažesnius branduolius. Tai suteikia mechanizmą atgaivinti smūgio bangą jai atėjus ir supernovos sprogimą iš tikrųjų sukelti.

Supnovos sprogimas turėtų kilti iš krintančios pirmtakės žvaigždės medžiagos, atsispindinčios ją sustabdžius branduolinėms jėgoms, kai pirmą kartą susidaro neutroninė žvaigždė ir suspausta iki maždaug dvigubo branduolinės medžiagos tankio. Pakartotinis suspausto neutrono žvaigždės išsiplėtimas centre sukeltų šoko bangą. Manoma, kad ši smūgio banga sukels vadinamąjį supernovos sprogimą. Tačiau išsamesni skaičiavimai rodo, kad bent jau tada, kai neįtraukiama konvekcinė ar nesimetriška raida, smūgio banga turi tendenciją strigti, kol nepasiekia pakankamai toli, kad išstumtų žvaigždžių apvalkalą ir suteiktų pakankamai energijos pastebėtam supernovos sprogimo dydžiui.

Ši išvada, kad nepakankamas energijos kiekis yra nusodinamas į medžiagą, išmestą iš šerdies, išlieka teisinga, net jei į skaičiavimus įtraukiamas neutrino srauto iš centro poveikis. Šildymas iš šių neutrinų nors ir nepakankamai atgaivina smūgio bangą, kad užtikrintų 1 priešo ≡ 10 ^ 51 ergo energiją, reikalingą pastebėtiems žvaigždžių likučiams ir radiacijai. Nėra taip, kad žlungant būtų nepakankamai energijos, nes gravitacinė žlugimas į neutroninę žvaigždę lengvai išleidžia 100 priešų. Nepaisant to, modeliavimas rodo, kad skleidžiama smūgio banga nebeveikia ir net negali suteikti reikalingo priešo.

Vis dar tikimasi, kad išsamesni dviejų ar trijų matmenų modeliavimai, įskaitant konvekciją, galėtų paaiškinti, kaip bent jau tam tikra kryptimi būtų suteikta pakankamai energijos smūgio bangai atgaivinti, kad būtų gautas pastebėtas sprogimas. Arba galėtų padėti koks nors papildomas energijos šaltinis, suteikiantis šį „atgimimą“.

Iš tikrųjų tai yra toks papildomas energijos šaltinis, kurį Froggatt ir Nielsen pasiūlė šiame darbe.

Froggattas ir Neilsonas anksčiau spėjo, kad tamsioji medžiaga susideda iš perlo dydžio kamuoliukų, kuriuose yra kitokio tipo vakuumas & # 8211, su susietų būsenų kondensatu - 6 viršutiniai + 6 anti-viršutiniai kvarkai & # 8211, ir labai stipriai suspaustos paprastos medžiagos. Jie čia pasiūlė, kad šie tamsiosios materijos rutuliai galėtų suaktyvėti ir įsiurbti įprastą medžiagą, jei juos supa medžiaga su pakankamu kiekiu laisvųjų neutronų. Šių perlų dydžio kamuoliukų veikla supernovoje susideda iš visų pirma paimant laisvus neutronus ir taip išsiplečiant į vis didesnį dydį. Kadangi manoma, kad nukleonų potencialas vakuume perlų viduje yra 10 MeV mažesnis nukleonams nei išorėje, šis perlų išsiplėtimas išskiria 10 MeV energijos kiekvienam absorbuotam nukleonui. Greitas neutronų absorbavimas daro plėtrą sprogstamą ir gamina didelį energijos kiekį regione iki, tarkime, 500 km atstumu nuo centro. Šis sprogimas turėtų sustabdyti arba greičiau atidėti įprastą supernovos Kelvino-Helmholco gravitacinį žlugimą, kuris prasideda silicio deginimo iki geležies smailės elementų eros pabaigoje. Prieš jį sustabdant, Kelvino-Helmholtzo žlugimas jau pradeda gaminti daugybę neutrinų, kurie, esant supernovai SN1987A, Mont Blanc eksperimento metu buvo pastebėti kaip „pirmoji neutrinų krūva“.

Tada žvaigždės vidus, kaitinamas dėl tamsiosios materijos perlų sprogimo, atvėsta neutrino spinduliavimu, kol gravitacinis žlugimas gali atsinaujinti ir generuoti antrą neutrinų būrį. & # 8220Mes apskaičiavome, kad tai įvyks praėjus 14 valandų po pirmojo žlugimo pertraukos. & # 8220, sakė Froggatt.

Jų modelį palaiko tai, kad supernovoje SN1987A, atrodo, iš tikrųjų buvo dvi stiprių neutrino sprogimų kekės & # 8211, kurių kiekvieno ilgis buvo maždaug 10 s. Be to, tarp dviejų neutrino protrūkių buvo 4 valandų 43 minučių intervalas, o tai visiškai atitinka jų neapdorotą 14 valandų trukmės įvertinimą šiam uždelsimo laikui. Kitas svarbus jų modelio pasiekimas yra papildomo energijos šaltinio suteikimas plečiant mūsų tamsiosios materijos perlus, kuris puikiai tinka gaivinti smūgio bangą, kurią išstumia naujai suformuota neutroninė žvaigždė. Ši papildoma energija taip pat gali pateikti pastebėtą energijos priešą, reikalingą žvaigždžių likučiams pabėgti.

Tamsiosios medžiagos perlai prasideda nuo cm dydžio, jų tankis yra 10–1 g / cm³. Tačiau jie nustatė, kad esant laisvų neutronų atsargoms, perlai greitai išsiplečia, kol (neutronų) tankis aplinkinėje medžiagoje tampa pakankamai mažas.

Kamuoliams didėjant, kamuoliukus supantis elektrinis laukas silpnėja & # 8211, nors ir labiau išplėstas & # 8211, kuris leidžia kamuoliukams lengviau suklijuotis, galiausiai suformuojant vieną didelį kamuolį, supantį neutronų žvaigždę. & # 8221, sakė Neilsenas. .

Paveikslėlis:Menininko įspūdis apie tamsios medžiagos kamuoliukus © gettyimages

Nuoroda: C. D. Froggatt ir H. B. Nielsen, & # 8220Tamsių medžiagų kamuoliai padeda sprogti supernovoms & # 8221, „Modern Physics Letters A“, t. 30, Nr. 36, 1550195 (2015). https://www.worldscientific.com/doi/abs/10.1142/S0217732315501953 https://doi.org/10.1142/S0217732315501953

Šio straipsnio autorinės teisės priklauso mūsų autoriui S. Amanui. Leidžiama jį pakartotinai naudoti tik suteikiant jam arba mums tinkamą kreditą.


Astronomija: tamsi žvaigždė (tamsioji materija)

A tamsi žvaigždė yra žvaigždžių tipas, galėjęs egzistuoti visatos pradžioje, kol įprastos žvaigždės negalėjo susiformuoti ir klestėti. Žvaigždės sudarytų daugiausia iš įprastos medžiagos, kaip ir šiuolaikinės žvaigždės, tačiau didelė jose esančios neutralios tamsiosios medžiagos koncentracija sukeltų šilumą dėl tamsiosios materijos dalelių susinaikinimo reakcijų. Ši šiluma neleistų tokioms žvaigždėms subyrėti į palyginti kompaktiškus ir tankius šiuolaikinių žvaigždžių dydžius, todėl neleidžia inicijuoti branduolio sintezės tarp „įprastų“ materijos atomų. & # 911 ir # 93

Pagal šį modelį prognozuojama, kad tamsi žvaigždė yra milžiniškas molekulinio vandenilio ir helio debesis, kurio skersmuo yra nuo 4 iki 2000 astronominių vienetų, o paviršiaus temperatūra ir šviesumas yra pakankamai mažas, kad skleidžiamos spinduliuotės plika akimi nematytų. & # 912 ir # 93

Mažai tikėtinu atveju, kai tamsios žvaigždės išgyveno iki šiuolaikinės eros, jas galima aptikti išleidus gama spindulius, neutrinus ir antimaterijas ir jos būtų susijusios su šaltų molekulinių vandenilio dujų debesimis, kurie paprastai neturėtų tokių energingų, ekstremalių, ir retos dalelės. & # 913 & # 93 & # 912 & # 93


„Fermi“ kosminis teleskopas randa galimus tamsiosios materijos ryšius Andromedoje

Gama spindulių perteklius (pavaizduotas geltonai baltai) M31 širdyje rodo netikėtus įvykius centrinėje galaktikos dalyje. Mokslininkai mano, kad signalą gali duoti įvairūs procesai, įskaitant pulsarų ar net tamsiosios medžiagos populiaciją.
Autoriai: NASA / DOE / Fermi LAT bendradarbiavimas ir Billas Schoeningas, Vanessa Harvey / REU programa / NOAO / AURA / NSF

NASA „Fermi“ gama spindulių kosminis teleskopas kaimyninės Andromedos galaktikos centre rado signalą, galintį parodyti paslaptingų dalykų, vadinamų tamsiąja materija, buvimą. Gama spindulių signalas yra panašus į tą, kurį Fermi matė mūsų pačių Paukščių Tako galaktikos centre.

Gama spinduliai yra didžiausią energiją turinti šviesos forma, kurią sukuria energingiausi visatos reiškiniai. Jie yra įprasti tokiose galaktikose kaip Paukščių takas, nes kosminiai spinduliai, dalelės, judančios netoli šviesos greičio, sąveikaudamos su tarpžvaigždiniais dujų debesimis ir žvaigždžių šviesa, gamina gama spindulius.

Keista, kad naujausi „Fermi“ duomenys rodo, kad Andromedos gama spinduliai & # 8212, dar vadinami M31 ir # 8212, apsiriboja galaktikos centru, o ne pasklinda po visą pasaulį. Norėdami paaiškinti šį neįprastą pasiskirstymą, mokslininkai siūlo, kad emisija gali kilti iš kelių nenustatytų šaltinių. Viena jų gali būti tamsioji materija, nežinoma medžiaga, kuri sudaro didžiąją visatos dalį.

"Mes tikimės, kad tamsioji materija kaupsis pačiuose Paukščių Tako ir kitų galaktikų regionuose, todėl rasti tokį kompaktišką signalą yra labai įdomu", - sakė pagrindinis mokslininkas Pierrickas Martinas, Nacionalinio mokslinių tyrimų ir tyrimų centro astrofizikas. Astrofizikos ir planetologijos institutas Tulūzoje, Prancūzijoje. „M31 bus raktas suprasti, ką tai reiškia tiek Andromedai, tiek Paukščių Takui“.

Rezultatus aprašantis dokumentas pasirodys būsimame „The Astrophysical Journal“ numeryje.

Kitas galimas šios emisijos šaltinis gali būti turtinga pulsarų koncentracija M31 centre. Šios besisukančios neutronų žvaigždės sveria net dvigubai didesnę Saulės masę ir yra tarp tankiausių visatos objektų. Vienas arbatinis šaukštelis neutroninių žvaigždžių medžiagos Žemėje sveria milijardą tonų. Kai kurie pulsarai didžiąją savo energijos dalį išskiria gama spinduliuose. Kadangi M31 yra už 2,5 milijono šviesmečių, sunku rasti atskirų pulsarų. Norėdami patikrinti, ar gama spinduliai sklinda iš šių objektų, mokslininkai gali pritaikyti tai, ką jie žino apie pulsarus nuo Paukščių Tako stebėjimų, į naujus Andromedos rentgeno ir radijo stebėjimus.

Dabar, kai „Fermi“ aptiko panašų gama spindulių parašą tiek M31, tiek Paukščių Take, mokslininkai gali naudoti šią informaciją abiejų galaktikų paslaptims išspręsti. Pavyzdžiui, M31 iš savo didelio disko, kuriame susidaro dauguma žvaigždžių, skleidžia nedaug gama spindulių, o tai rodo, kad ten mažiau kosminių spindulių. Kadangi manoma, kad kosminiai spinduliai paprastai yra susiję su žvaigždžių susidarymu, gama spindulių nebuvimas išorinėse M31 dalyse rodo, kad galaktika skirtingai gamina kosminius spindulius, arba kad jie gali greičiau pabėgti iš galaktikos. „Andromeda“ tyrimas gali padėti mokslininkams suprasti kosminių spindulių gyvenimo ciklą ir kaip jis susijęs su žvaigždžių formavimusi.

"Mes iki galo nesuprantame kosminių spindulių vaidmens galaktikose ar jų keliavimo per juos", - sakė Xianas Hou, Kinmingo Kunmingo Kinijos mokslų akademijos Junano observatorijų astrofizikas, taip pat pagrindinis šio darbo mokslininkas. "M31 leidžia mums pamatyti, kaip kosminiai spinduliai elgiasi kitokiomis sąlygomis nei mūsų pačių galaktikoje."

Panašus Paukščių Tako ir M31 atradimas reiškia, kad mokslininkai gali naudoti galaktikas kaip vienas kito modelius, atlikdami sunkius stebėjimus. Nors „Fermi“ gali atlikti jautresnius ir išsamesnius Paukščių Tako centro stebėjimus, jo vaizdą iš dalies užgožia emisija iš galaktikos disko. Tačiau teleskopai į Andromedą žiūri iš išorės, kurios Paukščių Kelyje pasiekti neįmanoma.

„Mūsų galaktika yra tokia panaši į„ Andromeda “, kad ji iš tikrųjų padeda mums ją tirti, nes galime sužinoti daugiau apie savo galaktiką ir jos formavimąsi“, - sakė bendraautorė Regina Caputo, NASA Goddardo kosminių skrydžių centro mokslininkė. Greenbelt, Merilandas. "Tai tarsi gyvenimas pasaulyje, kuriame nėra veidrodžių, bet jūs turite dvynį, ir jūs galite pamatyti viską, kas fiziškai apie dvynį".

Nors norint nustatyti gama spindulių pertekliaus šaltinį, reikia daugiau stebėjimų, atradimas suteikia įdomų atspirties tašką, kad sužinotumėte daugiau apie abi galaktikas ir galbūt apie vis dar sunkiai suvokiamą tamsiosios materijos prigimtį.

"Mes vis dar turime daug sužinoti apie gama spindulių dangų", - sakė Caputo. "Kuo daugiau informacijos turime, tuo daugiau informacijos galime įdėti į savo galaktikos modelius."


Astronomai pastebi vienišiausią jaunąją žvaigždę

Tarptautinė astronomų komanda, vadovaujama Teksaso technikos universiteto mokslininko dr. Christopherio Britto, pastebėjo labai jauną žvaigždę, vadinamą CXOGBS J173643.8-282122 (trumpiau - CX330), toli nuo tos vietos, kur paprastai susiformuoja žvaigždės.

Comparison of CX330 brightness before (left) and after outburst. Image credit: C.T. Britt et al.

CX330 was detected as an X-ray source in 2009 by NASA’s Chandra X-Ray Observatory while surveying the bulge in the central region of the Milky Way.

Further observations indicated this object was emitting optical light as well. With only these clues, scientists had no idea what this object was.

But when Dr. Britt and co-authors examined infrared images of the same area taken with NASA’s Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), they realized this object has a lot of warm dust around it, which must have been heated by an outburst.

Comparing WISE data from 2010 with Spitzer Space Telescope data from 2007, they determined CX330 likely is a young star that has been outbursting for several years. In fact, in that three-year period, its brightness had increased a few hundred times.

The team gathered data about the star from a variety of other observatories, including the ground-based SOAR, Magellan, and Gemini telescopes. They also measured the intensity of light emitted from CX330. By combining the different perspectives on the object, a clearer picture emerged.

“We tried various interpretations for it, and the only one that makes sense is that this rapidly growing young star is forming in the middle of nowhere,” Dr. Britt said.

CX330’s behavior is remarkably similar to FU Orionis, a young outbursting star that had an initial three-month outburst in 1936-37 and whose bright emissions have been fading ever since. CX330 is fading as well, but its brightness hasn’t fallen more than a factor of 10 since its peak in 2010 or 2011.

This star is more compact, hotter and likely more massive than the FU Orionis-like objects, launching faster outflows slamming into the gas and dust around it.

“The disk has probably heated to the point where the gas in the disk has become ionized, leading to a rapid increase in how fast the material falls onto the star,” said team member Dr. Tom Maccarone, also from Texas Tech University.

Most puzzling to the team, FU Orionis and the stars like it – there are only about 10 of them – are located in starburst regions.

That’s because young stars form and feed from their surroundings, which are the gas- and dust-rich regions in star-forming clouds.

By contrast, the region of star formation closest to CX330 is several hundred light-years away. If our Sun were this isolated, the nearest star-forming region would be near Orion.

“CX330 is both more intense and more isolated than any of these young outbursting objects that we’ve ever seen,” said team member Dr. Joel Green, from the Space Telescope Science Institute.

“This could be the tip of the iceberg – these objects may be everywhere.”

In fact, it is possible all stars go through this dramatic stage of development in their youth, but many of the outbursts are too short in cosmological time for humans to observe.

How did CX330 become so isolated? The scientists aren’t sure.

One idea is that this star was born in a star-forming region but was ejected into its present lonely pocket of our Galaxy.

“This is unlikely,” the astronomers said. “Because CX330 is in a youthful phase of its development – likely less than 1 million years old – and still is eating its surrounding disk, it must have formed near its present location in the sky.”

“If it had migrated from a star-forming region, it couldn’t get there in its lifetime without stripping its disk away entirely.”

CX330 also may help scientists study how stars form under different circumstances.

One scenario suggests stars form through turbulence. In this ‘hierarchical’ model, a critical density of gas in a cloud causes the cloud to gravitationally collapse into a star.

A different model, called ‘competitive accretion,’ claims stars begin as low-mass cores that fight over the mass of material left in the cloud.

CX330 more naturally fits into the first scenario, as the turbulent circumstances would theoretically allow for a lone star to form.

It is still possible other intermediate- to low-mass stars are in the immediate vicinity of CX330 but have not been detected yet.


Is Dark Matter Required For Life To Exist?

Image credit: The Marenostrum Numerical Cosmology Project, with acknowledgment to Arman Khalatian . [+] and Klaus Dolag.

Dark matter is the most mysterious, non-interacting substance in the Universe. Its gravitational effects are necessary to explain the rotation of galaxies, the motions of clusters, and the largest scale-structure in the entire Universe. But on smaller scales, it's too sparse and diffuse to impact the motion of the Solar System, the matter here on Earth, or the origin and evolution of humans in any meaningful way. Yet the gravity that dark matter provides is an absolute necessity for allowing our galaxy to hold onto the raw ingredients that made life like us and planets like Earth possible at all. Without dark matter, the Universe would likely have no signs of life at all.

Image credit: M. Cappellari and the Sloan Digital Sky Survey.

Stars make up 100% of the light we observe in the Universe, but only 2% of the mass. When we look at the motions of galaxies, clusters and more, we find that the amount of gravitational mass outweighs the stellar mass by a factor of fifty. You might think, however, that other types of normal matter could account for this difference. After all, we’ve discovered lots of other types of matter in the Universe besides stars, including:

  • stellar remnants like white dwarfs, neutron stars and black holes,
  • asteroids, planets and other objects with masses too low (like brown dwarfs) to become stars,
  • neutral gas both within galaxies and in the space between them,
  • light-blocking dust and nebulous regions,
  • and ionized plasma, found mostly in the intergalactic medium.

All of these forms of normal matter — or matter originally made of the same things we are: protons, neutrons and electrons — do in fact contribute to what’s there, with gas and plasma in particular each contributing more than the sum total of all the stars in the Universe. But even adding all these components together only gets us up to about 15-to-17% of the total amount of matter we need to explain gravitation. For the rest of the motions that we see, we need a new form of matter that isn’t just different from protons, neutrons and electrons, but that doesn’t match up with any of the known particles in the Standard Model. We need some type of dark matter.

Images credit: X-ray: NASA/ CXC/UVic./A.Mahdavi et al. Optical/Lensing: CFHT/UVic./A.Mahdavi et al. . [+] (top left) X-ray: NASA/CXC/UCDavis/W.Dawson et al. Optical: NASA/STScI/UCDavis/ W.Dawson et al. (top right) ESA/XMM-Newton/F. Gastaldello (INAF/IASF, Milano, Italy)/CFHTLS (bottom left) X-ray: NASA, ESA, CXC, M. Bradac (University of California, Santa Barbara), and S. Allen (Stanford University) (bottom right). These colliding galaxy clusters show a clear separation between the normal matter (in pink) and the gravitational effects (in blue).

A minority group of scientists favor not adding some unseen source of mass, but to rather modify the laws of gravitation instead. These models all have difficulties, including the inability to reproduce the full suite of observations, including individual galaxies moving within clusters, the cosmic microwave background, galaxy cluster collisions (above) the grand cosmic web or the patterns observed in the large-scale structure of the Universe. But there’s an important piece of evidence that points to the existence of dark matter that you might not expect: our very existence .

The Grand Canyon's 23rd Annual Star Party in 2013. Image credit: NPS photo by Michael Quinn, under a . [+] cc by 2.0 generic license.

It might surprise you to learn that we don’t just need dark matter to explain astrophysical phenomena like galactic rotation, cluster motions and collisions, but to explain the origin of life itself!

To understand why, all you need to remember is that the Universe began from a hot, dense state — the hot Big Bang — where everything started off as a mostly uniform sea of individual, free, high-energy particles. As the Universe expands and cools, we can form protons, neutrons, and the lightest nuclei (hydrogen, deuterium, helium and a trace amount of lithium), but nothing else. It isn’t until tens or even hundreds of millions of years later that matter will collapse into dense enough regions to form stars and what will eventually become galaxies.

All of this will happen just fine, albeit differently in detail, whether there were plenty of dark matter or none at all. But in order to make the elements necessary for life in great abundance — elements like carbon, oxygen, nitrogen, phosphorous and sulphur — they need to be forged in the cores of the most massive stars in the Universe. They do us no good in there, though in order to enable the creation of rocky planets, organic molecules and (eventually) life, they need to eject those heavier atoms back into the interstellar medium, where they can be recycled into future generations of stars. To do that, we need a supernova explosion.

Image credit: NASA / JPL-Caltech / O. Krause et al., combining Hubble (visible), Spitzer (IR) and . [+] Chandra (X-ray) data.

But we’ve observed these explosions in great detail, and in particular, we know how greitai this material gets ejected from the stars in their death throes: on the order of a thousand kilometers per second . (The Cas A supernova remnant has ejecta leaving it between a whopping 5,000 and 14,500 km/s!) While this may not sound like that big a number, especially compared to the speed of light, remember that our own star orbits the Milky Way at only some 220 km/s. In fact, if the Sun were to move even three times as fast as that, we’d find ourselves — today — escaping well beyond our galaxy’s gravitational pull.

A supernova remnant might see the fastest of its ejecta leave the luminous, star-based part of the galaxy, but combined with the intense gravitational pull of a diffuse, extended halo of dark matter, we’ll keep most of that mass inside our own galaxy. Over time, it will fall back towards the normal-matter-rich regions, form neutral, molecular clouds, and participate in subsequent generations of stars, planets, and more interesting, organic molecular combinations.

Image credit: ESO/L. Calçada, of the illustration of the dark matter halo surrounding the luminous . [+] disk of our galaxy.

But without the additional gravitation of a massive dark matter halo surrounding a galaxy, the overwhelming amount of material ejected from a supernova would escape from galaxies forever. It would wind up floating freely in the intergalactic medium, never to become incorporated into future generations of star systems. In a Universe without dark matter, we’d still have stars and galaxies, but the only planets would be gas giant worlds, with no rocky ones, no liquid water, and insufficient ingredients for life as we know it. Without the copious amounts of heavy elements provided by generations of massive stars, molecule-based life like us would never have come to be.

The Cigar Galaxy, M82, and its supergalactic winds that would drive all this matter out of the . [+] galaxy itself, were it not for dark matter. Image credit: NASA, ESA, The Hubble Heritage Team, (STScI / AURA) Acknowledgement: M. Mountain (STScI), P. Puxley (NSF), J. Gallagher (U. Wisconsin).

It’s only the presence of these massive dark matter halos, surrounding our galaxies, that allow the carbon-based life that took hold on Earth — or a planet like Earth, for that matter — to even be a possibility within our Universe. As we’ve come to understand what makes up our Universe and how it came to be the way it is, we’re left with one inescapable conclusion: dark matter is absolutely necessary for the origin of life. Without it, the chemistry that underlies it all — the heavy, complex elements, the ingredients necessary for biology in the first place, and the rocky planets that life takes hold on — could never have occurred at all.


The Opposite of Missing Satellites

By coincidence, the dark matter “problem” that Meneghetti and colleagues have uncovered is the exact opposite of a decade-old, now-solved predicament known as the “missing satellite problem.”

Earlier on, cosmological simulations had modeled only the behavior of dark matter, as that’s what dominates the universe gravitationally. But those simulations predicted that galaxies like the Milky Way ought to have way more satellites. Even as telescopes improved and astronomers discovered additional, fainter dwarf galaxies, they weren’t enough to make up the difference. It wasn’t until simulations began taking regular ol’ matter into account — including all the bombastic effects of supernovae, jet-throwing black holes, and all the rest — that the predicted numbers began matching observations.

Now, though, astronomers have the opposite problem – there are too many subhalos instead of too few. But it’s also on an entirely different scale — galaxy clusters instead of galaxies, massive subhalos instead of minuscule ones.

“The missing satellites problem deals with the small-mass subhalos in galaxies,” Meneghetti says, “while here we are looking at the highest mass tail of the subhalo distribution.”

Still, the analogy suggests that this new “problem” might help us learn more about dark matter. “There are many issues related to galaxy formation and evolution in cluster environments in the context of other dark matter models that are yet unexplored,” Meneghetti says, “in particular regarding the interplay between ordinary and dark matter.”

For now, there’s more work to be done in extending the analysis to additional clusters, not to mention exploring other dark matter candidates. And in the years to come, the European Space Agency’s Euclid mission, the Vera C. Rubin Observatory, and NASA’s Nancy Grace Roman Space Telescope will offer the opportunity to probe the dark matter structure of galaxy clusters as never before. Says Meneghetti, “These observations will be a gold mine for us!”