Kolizje gromad galaktyk: wskazówka na istnienie ciemnej materii

Prezentacja na temat: "Kolizje gromad galaktyk: wskazówka na istnienie ciemnej materii"— Zapis prezentacji:

1 Kolizje gromad galaktyk: wskazówka na istnienie ciemnej materii
Tomek Bulik, OAUW

2 Dennis William Siahou Sciama (November 18, 1926 - December 18, 1999)
„My Dear, dark matter is important, go, and work on the dark matter”

3

4 Masa gromad galaktyk Zwicky – 1933, 1937: Całkowita masa 100 razy większa od masy świecącej Stan dzisiejszy: 1-3% gwiazdy 10-20% gaz (T~1-10 keV, optycznie cienki) 80-90% ciemna materia (1015 Msun)

5 Ceimna materia w galaktykach

6

7 Wyznaczenie masy

8 Inne wyjaśnienie Załozenie: grawiatacja jest Newtonowska na duzych odległościach - Mpc Czy można zmienić teorię tak aby nie potrzeba było ciemnej materii? Modified Newtonian Dynamics (MOND)

9 Co to MOND? Dodatkowa funkcja (x)=1 for x>>1
(x)=x for x<<1 Zaproponowane prze M. Milgroma w 1981.

10 Krzywe rotacji Milgrom wyznaczył stałą. Relacja Tully-Fischer.

11 MOND Bardzo trudne uogólnienie do teorii relatywistycznej
Udana próba – TeVeS Trudna do sprawdzenia w układzie słonecznym Gromady galaktyk i ich dynamika Może być zgodna z anomalią Pioneer-ów

12 Kolizje gromad Skala czasowa - Gyr energia: 1063-64 erg
czy czarna materia może być odseparowana od widzialnej w wyniku kolizji

13

14

15 Wyznaczenie gęstości gazu
Widmo: otycznie cienkie prominiowanie hamowania Temperatura – widmo rentgenowskie Gęstośc kolumnowa z natężenia Całkowita masa

16 Analiza szoku

17

18

19 Wyznaczanie masy z soczewkowania
Wybrać słabe galaktyki Określić kształt Srednia eliptyczność Znaleźć łuki Srednia eliptyczność – średni potencjał grawitacyjny Potencjał - masa

20

21

22 Silne soczewkowanie Rozciągnięte łuki Wielokrotne obrazy
Określenie rozkładu masy

23 Silne soczewkowanie

24

25

26 Rozkład masy Ciemna materia pokrywa się ze galaktykami
Ciemna materia i gorący gaz są rozdzielone Galaktyki i ciemna materia – cząstki bezzderzeniowy Gaz – zderzenia

27 Inne przykłady

28 Co z tego wynika? Ciemna materia istnieje
Jej własnośći pozostają nieznane To nie jest dowód na Newtonowskość grawitacji na dużych odległościach MOND nie wyjaśnie obserwacji

29 Samo-oddziałująca ciemna materia
Brak czubków gęstości (cusps) w małych galaktykach Sub-halos w wilekich halo Samo -oddzałująca ciemna materia Górne ograniczenia: nie odparowanie halo, centralne gęstości halo

30 Ogrniczenia na przekrój czynny

31 Głębokość optyczna na samo oddziaływanie
Głębokość optyczna mniejszej gromady musi być mała

32 Prędkość mnejszej gromady
Pomiar z analizy szoku Prękość ~ swobodny spadek Siła tarcia

33 Stosunek masy do światła
Masa utracona z mniejszej gromady w czasie przejścia Stosunki mas do światła normalne Utracone mniej niż 0.3 masy

34 Przekroje czynne Zakłądamy że nie zależy od prędkości Protony; m=mp
Neutrina: m=1eV

35 Czarne dziury Przekrój czynny czarnych dziur
Mas - poniżej masy Słońca

36 Podsumowanie Ciemna materia istnieje
Astrofizyczne ogrniczenia na przekrój prawie wykluczają samo-oddziałującą ciemną materię

37 Papers Bradac, M., D.~Clowe, A.~H.~Gonzalez, P.~Marshall, W.~Forman,
C.~Jones, M.~Markevitch, S.~Randall, T.~Schrabback, and D.~Zaritsky 2006. Strong and Weak Lensing United. III. Measuring the Mass Distribution of the Merging Galaxy Cluster 1ES Astrophysical Journal652, Clowe, D., M.~Bradac, A.~H.~Gonzalez, M.~Markevitch, S.~W.~Randall, C.~Jones, and D.~Zaritsky A Direct Empirical Proof of the Existence of Dark Matter. Astrophysical Journal648, L109-L113. Markevitch, M., A.~H.~Gonzalez, D.~Clowe, A.~Vikhlinin, W.~Forman, C.~Jones, S.~Murray, and W.~Tucker Direct Constraints on the Dark Matter Self-Interaction Cross Section from the Merging Galaxy Cluster 1E Astrophysical Journal606, Clowe, D., A.~Gonzalez, and M.~Markevitch Weak-Lensing Mass Reconstruction of the Interacting Cluster 1E : Direct Evidence for the Existence of Dark Matter. Astrophysical Journal604,

38

39

40

41

42

43

44

45

46 Archeology of the Dark Ages

47 A series of images zooming in on Galaxy IOK-1, the reddish object in the center of the last panel, currently the most distant known galaxy about billion light years away. The wide field image is a 254 by 284 arcsecond (North is up, East is left) portion of the entire region observed in search for distant galaxies. The closeup image is 8 by 8 arcseconds.

48

49 The brightest known image of a galaxy from the early universe (SDSS)
Sahar Allam of Fermilab searched more than 70,000 SDSS-II images looking for merging pairs of galaxies. Allam recognized this as an arc of three images of the same background galaxy, gravitationally lensed by the luminous red elliptical in the foreground. (The faint blob at the lower left is a random galaxy in the field). A combination of furious star formation and gravitational amplification makes the 8 O'Clock Arc three times brighter than the brightest previously known Lyman break galaxy, another gravitationally lensed system known as cB58.

50 Allam and the team confirmed the finding using this image from the 3
Allam and the team confirmed the finding using this image from the 3.5-meter telescope at Apache Point Observatory in New Mexico. The faint, fourth image of the Lyman break galaxy is visible just below the central galaxy. Z=2,73 The spectrum of the 8 O'Clock Arc (top), measured from the Apache Point Observatory 3.5-meter telescope, demonstrates that it is a highly redshifted, distant, Lyman break galaxy. The Arc spectrum is similar to that of cB58 (middle), but somewhat different from the average spectrum of fainter Lyman break galaxies (bottom)

51 Discovery of a "Super-Earth" Microlensing Planet of 13 Earth Masses: OGLE-2005-BLG-169Lb.
Discovery Paper of the MicroFUN, OGLE and Robonet Collaborations: Gould, Udalski, An, Bennett et al., 2006, astro-ph/

52