Кластер пуль

Кластер пуль
Кластер пуль
	Рентгеновский снимок рентгеновской обсерватории Чандра . Время экспозиции составило 140 часов. Масштаб указан в мегапарсеках . Красное смещение ( z ) = 0,3, что означает, что длина волны его света растянута в 1,3 раза.
Данные наблюдений ( Эпоха J2000 )
Созвездие (а)	Карина
Прямое восхождение	06 час 58 м 37.9 с
Склонение	−55° 57′ 0″
Количество галактик	~40
Красное смещение	0.296
Расстояние	1,141 Гпк (3,7 миллиарда световых лет).
Температура ИКМ	17,4 ± 2,5 кэВ
Рентгеновская светимость	1.4 ± 0.3 × 10 39 ч 50 −2 джоуль/с ( болометрический )
Рентгеновский поток	5.6 ± 0.6 × 10 −19 ватт/см 2 (0,1–2,4 кэВ)
Другие обозначения
	1Э 0657-56, 1Э 0657-558

Скопление Пуля ( 1E 0657-56 ) состоит из двух сталкивающихся скоплений галактик . Строго говоря, название Bullet Cluster относится к меньшему подкластеру, отдалённому от большего. Она находится на сопутствующем радиальном расстоянии 1,141 Гпк (3,72 миллиарда световых лет ). ^{[ 2 ]}

Этот объект имеет особое значение для астрофизиков, поскольку исследования гравитационного линзирования скопления Пуля, как утверждается, предоставляют убедительные доказательства существования темной материи . ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} Наблюдения за столкновениями других скоплений галактик, таких как MACS J0025.4-1222 , также подтверждают существование темной материи. ^{[ 5 ]}

Обзор

Основные компоненты пары скоплений — звезды , газ и предполагаемая темная материя — ведут себя по-разному во время столкновения, что позволяет изучать их отдельно. Звезды галактик, наблюдаемые в видимом свете , не сильно пострадали от столкновения, и большинство из них прошли сквозь них, гравитационно замедлившись, но не изменившись иным образом. Горячий газ двух сталкивающихся компонентов, видимый в рентгеновских лучах , представляет собой большую часть барионной , или «обычной», материи в паре кластеров. Газы внутрикластерной среды взаимодействуют электромагнитно, в результате чего газы обоих скоплений замедляются гораздо сильнее, чем звезды.

Третий компонент, темная материя, был обнаружен косвенно с помощью гравитационного линзирования фоновых объектов. В теориях без темной материи, таких как Модифицированная ньютоновская динамика (МОНД), ожидается, что линзирование будет следовать за барионной материей; то есть рентгеновский газ. Однако линзирование наиболее сильно в двух отдельных областях вблизи видимых галактик (возможно, совпадающих с ними). Это подтверждает идею о том, что большая часть гравитации в паре скоплений находится в виде двух областей темной материи, обошедших газовые области во время столкновения. Это согласуется с предсказаниями о том, что темная материя взаимодействует только гравитационно, а не слабо взаимодействует.

Скопление Пуля — одно из самых горячих известных скоплений галактик . Это обеспечивает наблюдаемое ограничение для космологических моделей, которые могут расходиться при температурах, превышающих предсказанную критическую температуру скопления. ^{[ 1 ]} При наблюдении с Земли субскопление прошло через центр скопления 150 миллионов лет назад, создав «дугообразную ударную волну, расположенную рядом с правой стороной скопления», образовавшуюся в результате того, что «газ 70 миллионов Кельвинов в субскоплении прошел через температуру 100 миллионов Кельвинов». газа в главном скоплении со скоростью около 10 миллионов км/ч (6 миллионов миль в час)». ^{[ 6 ]}^{[ 7 ]}^{[ 8 ]} Выходное излучение головной ударной волны эквивалентно энергии 10 типичных квазаров . ^{[ 1 ]}

Значение для темной материи

Скопление Пуля предоставляет убедительные доказательства природы темной материи ^{[ 4 ]}^{[ 9 ]} и предоставляет «доказательства против некоторых из наиболее популярных версий модифицированной ньютоновской динамики (МОНД)» применительно к большим галактическим скоплениям. ^{[ 10 ]} При статистической значимости 8 $σ$ было обнаружено, что пространственное смещение центра полной массы от центра пиков барионной массы нельзя объяснить только изменением закона гравитационных сил. ^{[ 11 ]}

По словам Грега Мадейски:

Особенно убедительные результаты были получены «Чандре» Маркевичем и др. из наблюдений «скопления пули» (1E0657-56; рис. 2) на . (2004) и Клоу и др. (2004). Эти авторы сообщают, что скопление претерпевает высокоскоростное (около 4500 км/с) слияние, о чем свидетельствует пространственное распределение горячего газа, излучающего рентгеновские лучи , но этот газ отстает от галактик подскопления. Более того, сгусток темной материи, обнаруженный с помощью карты слабого линзирования, совпадает с бесстолкновительными галактиками, но находится впереди столкновительного газа. Это — и другие подобные наблюдения — позволяют хорошо ограничить сечение самодействия темной материи. ^{[ 12 ]}

По словам Эрика Хаяши:

Скорость космологии субкластера пули не является исключительно высокой для субструктуры кластера и может быть учтена в рамках популярной в настоящее время Lambda-CDM модели ». ^{[ 13 ]}

В исследовании 2010 года утверждалось, что скорости столкновения «несовместимы с предсказаниями модели LCDM». ^{[ 14 ]} Однако последующая работа показала, что столкновение согласуется с моделированием LCDM. ^{[ 15 ]} причем предыдущее расхождение связано с небольшим моделированием и методологией определения пар. Более ранняя работа, в которой утверждалось, что скопление Пулей несовместимо со стандартной космологией, была основана на ошибочной оценке скорости падения, основанной на скорости ударной волны в излучающем рентгеновские лучи газе. ^{[ 15 ]} На основе анализа ударной волны, вызванной слиянием, недавно было высказано предположение, что более низкая скорость слияния ~ 3950 км / с согласуется с эффектом Сюняева-Зельдовича и рентгеновскими данными при условии, что равновесие электрона и иона ниже по потоку температура не мгновенная. ^{[ 16 ]}

Альтернативные интерпретации

Мордехай Милгром , первоначальный сторонник модифицированной ньютоновской динамики , опубликовал в Интернете опровержение. ^{[ 17 ]} утверждений о том, что скопление Пуля доказывает существование темной материи. Он утверждает, что наблюдаемые характеристики скопления Пуля с таким же успехом могут быть вызваны необнаруженной стандартной материей.

Еще одно исследование 2006 г. ^{[ 18 ]} предостерегает от «простых интерпретаций анализа слабого линзирования в скоплении пуль», оставляя открытым, что даже в несимметричном случае скопления пуль, MOND, или, скорее, его релятивистской версии TeVeS ( тензорно-векторно-скалярная гравитация ), может объяснить наблюдаемое гравитационное линзирование.

См. также

Группа галактик
Скопление галактик
Abell 520 - похожее скопление галактик, темная и светящаяся материя которого могла быть разделена во время крупного столкновения.
НГК 1052-DF2
Список групп и скоплений галактик

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Такер, В .; Бланко, П.; Раппопорт, С. (март 1998 г.). «1E 0657-56: претендент на самое горячее известное скопление галактик». Письма астрофизического журнала . 496 (1). Дэвид, Л.; Фабрикант, Д.; Фалько, Э.Э.; Форман, В.; Дресслер, А.; Рамелла, М.: L5. arXiv : astro-ph/9801120 . Бибкод : 1998ApJ...496L...5T . дои : 10.1086/311234 . S2CID 16140198 .
^ Jump up to: ^а ^б «Результаты NED для объекта Bullet Cluster» . Внегалактическая база данных НАСА . Проверено 4 марта 2012 г.
^ Клоу, Дуглас; Гонсалес, Энтони; Маркевич, Максим (2004). «Реконструкция слабой линзирующей массы взаимодействующего кластера 1E0657-558: прямое доказательство существования темной материи». Астрофиз. Дж . 604 (2): 596–603. arXiv : astro-ph/0312273 . Бибкод : 2004ApJ...604..596C . дои : 10.1086/381970 . S2CID 12184057 .
^ Jump up to: ^а ^б М. Маркевич; А. Х. Гонсалес; Д. Клоу; А. Вихлинин; Л. Дэвид; В. Форман; К. Джонс; С. Мюррей и В. Такер (2004). «Прямые ограничения на сечение самодействия темной материи из сливающегося скопления галактик 1E0657-56». Астрофиз. Дж . 606 (2): 819–824. arXiv : astro-ph/0309303 . Бибкод : 2004ApJ...606..819M . дои : 10.1086/383178 . S2CID 119334056 .
^ Брада, М; Аллен, С.В.; Эбелинг, Х; Мэсси, Р; Моррис, Р.Г.; фон дер Линден, А; Эпплгейт, Д. (2008). «Выявление свойств темной материи в сливающемся скоплении MACS J0025.4-1222». Астрофизический журнал . 687 (2): 959. arXiv : 0806.2320 . Бибкод : 2008ApJ...687..959B . дои : 10.1086/591246 . S2CID 14563896 .
^ Рентгеновская обсерватория Чандра (2002 г.). 1E 0657-56: Головная ударная волна в сливающемся скоплении галактик (изображение и описание). Фотоальбом Чандры. Гарвардский университет.
^ 1e065756 . spaceimages.com (фото).
^ «Динамический статус скопления галактик 1E0657-56» . edpsciences-usa.org . 2002. Архивировано из оригинала 18 апреля 2015 г. Проверено 2 сентября 2007 г.
^ Маркевич, М.; Рэндалл, С.; Клоу, Д.; Гонсалес А. и Брадак М. (16–23 июля 2006 г.). Темная материя и скопление пуль (PDF) . 36-я Научная ассамблея КОСПАР (аннотация). Пекин, Китай.
^ Рэндалл, Скотт (31 мая 2006 г.). «Обеденный разговор» (аннотация). Гарвардский университет.
^ Клоу, Дуглас; и др. (2006). «Прямое эмпирическое доказательство существования темной материи». Письма астрофизического журнала . 648 (2): L109–L113. arXiv : astro-ph/0608407 . Бибкод : 2006ApJ...648L.109C . дои : 10.1086/508162 . S2CID 2897407 . ^{[ нужна полная цитата ]}
^ Такер, В.; Бланко, П.; Раппопорт, С.; Дэвид, Л.; Фабрикант, Д.; Фалько, Э.Э.; Форман, В.; Дресслер, А.; Рамелла, М. (2006). «Недавние и будущие наблюдения в рентгеновском и гамма-диапазонах: Чандра, Сузаку, GLAST и NuSTAR» . Материалы конференции AIP . 801 : 21–30. arXiv : astro-ph/0512012 . Бибкод : 2005AIPC..801...21M . дои : 10.1063/1.2141828 . S2CID 14601312 .
^ Хаяши, Эрик; Белый, ? (2006). «Насколько редко встречается скопление пуль?» . Ежемесячные уведомления о письмах Королевского астрономического общества . 370 (1): Л38–Л41. arXiv : astro-ph/0604443 . Бибкод : 2006MNRAS.370L..38H . дои : 10.1111/j.1745-3933.2006.00184.x . S2CID 16684392 . ^{[ нужна полная цитата ]}
^ Ли, Джонхун; Комацу, Эйитиро (2010). «Кластер пуль: вызов космологии LCDM». Астрофизический журнал . 718 (1): 60–65. arXiv : 1003.0939 . Бибкод : 2010ApJ...718...60L . дои : 10.1088/0004-637X/718/1/60 . S2CID 119250064 .
^ Jump up to: ^а ^б Томпсон, Роберт; Даве, Ромель; Нагамине, Кентаро (01 сентября 2015 г.). «Взлет и падение претендента: скопление пуль в моделировании холодной темной материи Лямбда» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 452 (3): 3030–3037. arXiv : 1410.7438 . Бибкод : 2015MNRAS.452.3030T . дои : 10.1093/mnras/stv1433 . ISSN 0035-8711 .
^ Ди Масколо, Л.; Мрочковский; Чуразов Е.; Маркевич, М.; Басу, К.; Кларк, TE; и др. (2019). «Измерение шока в скоплении пуль ALMA + ACA». Астрономия и астрофизика . 628 : А100. arXiv : 1907.07680 . Бибкод : 2019A&A...628A.100D . дои : 10.1051/0004-6361/201936184 . S2CID 197545195 .
^ Милгром, Моти , «Взгляд Милгрома на кластер пуль» , The MOND Pages , заархивировано из оригинала 21 июля 2016 г. , получено 27 декабря 2016 г.
^ Г.В. Ангус; Б. Фамаей и Х. Чжао (2006). «Может ли MOND выдержать пулю? Аналитическое сравнение трех версий MOND за пределами сферической симметрии» . Пн. Нет. Р. Астрон. Соц . 371 (1): 138–146. arXiv : astro-ph/0606216 . Бибкод : 2006MNRAS.371..138A . дои : 10.1111/j.1365-2966.2006.10668.x . S2CID 15025801 .

Дальнейшее чтение

Клоу, Дуглас; Брадач, Маруша; Гонсалес, Энтони Х.; Маркевич, Максим; Рэндалл, Скотт В.; Джонс, Кристина; Зарицкий, Деннис (2006). «Прямое эмпирическое доказательство существования темной материи». Астрофизический журнал . 648 (2): L109–L113. arXiv : astro-ph/0608407 . Бибкод : 2006ApJ...648L.109C . дои : 10.1086/508162 . S2CID 2897407 .
Брадач, Маруша; Клоу, Дуглас; Гонсалес, Энтони Х.; Маршалл, Фил; Форман, Уильям; Джонс, Кристина; Маркевич, Максим; Рэндалл, Скотт; Шраббек, Тим; Зарицкий, Деннис (2006). «Объединенное сильное и слабое линзирование. III. Измерение массового распределения сливающегося скопления галактик 1ES 0657–558». Астрофизический журнал . 652 (2): 937–947. arXiv : astro-ph/0608408 . Бибкод : 2006ApJ...652..937B . дои : 10.1086/508601 . S2CID 119388532 .
Ангус, GW; Фамэй, Б.; Чжао, HS (2006). «Может ли MOND выдержать пулю? Аналитическое сравнение трех версий MOND за пределами сферической симметрии» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 371 (1): 138–146. arXiv : astro-ph/0606216 . Бибкод : 2006MNRAS.371..138A . дои : 10.1111/j.1365-2966.2006.10668.x . S2CID 15025801 .
Ангус, Гарри В.; Шань, Хуань Юань; Чжао, ХунШэн; Фамей, Бенуа (2006). «К доказательству темной материи, закона гравитации и массы нейтрино». Астрофизический журнал . 654 : L13–L16. arXiv : astro-ph/0609125 . дои : 10.1086/510738 . S2CID 17977472 .
Браунштейн, младший; Моффат, JW (2007). «Скопление Пулей 1E0657-558 показывает измененную гравитацию в отсутствие темной материи» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 382 (1): 29–47. arXiv : astro-ph/0702146 . Бибкод : 2007MNRAS.382...29B . дои : 10.1111/j.1365-2966.2007.12275.x . S2CID 119084968 .
CXO: Космология сбивающего с толку адвоката дьявола (Хроники Чандры), 21 августа 2006 г.
CXO: 1E 0657-56: НАСА обнаружило прямое доказательство существования темной материи. Комбинированное изображение рентгеновских, визуальных и DM изображений.
Гарвардская анимация столкновения, показывающая, как темная материя и нормальная материя разделяются.
Гарвардский симпозиум: Маркевич PDF 36 цветных изображений и текстовых слайдов, моделирующих существование темной материи на основе данных кластера Bullet
НАСА: НАСА находит прямое доказательство существования темной материи. Архивировано 25 июня 2017 г. на Wayback Machine (пресс-релиз НАСА 06-096), 21 августа 2006 г.
Scientific American Scientific American Статья Science News 22 августа 2006 г. Сталкивающиеся скопления проливают свет на темную материю , включая фильм, моделирующий столкновение

[Tucker1998-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Такер, В .; Бланко, П.; Раппопорт, С. (март 1998 г.). «1E 0657-56: претендент на самое горячее известное скопление галактик». Письма астрофизического журнала . 496 (1). Дэвид, Л.; Фабрикант, Д.; Фалько, Э.Э.; Форман, В.; Дресслер, А.; Рамелла, М.: L5. arXiv : astro-ph/9801120 . Бибкод : 1998ApJ...496L...5T . дои : 10.1086/311234 . S2CID 16140198 .

[NED-2] Jump up to: ^а ^б «Результаты NED для объекта Bullet Cluster» . Внегалактическая база данных НАСА . Проверено 4 марта 2012 г.

[3] Клоу, Дуглас; Гонсалес, Энтони; Маркевич, Максим (2004). «Реконструкция слабой линзирующей массы взаимодействующего кластера 1E0657-558: прямое доказательство существования темной материи». Астрофиз. Дж . 604 (2): 596–603. arXiv : astro-ph/0312273 . Бибкод : 2004ApJ...604..596C . дои : 10.1086/381970 . S2CID 12184057 .

[Markevitch1-4] Jump up to: ^а ^б М. Маркевич; А. Х. Гонсалес; Д. Клоу; А. Вихлинин; Л. Дэвид; В. Форман; К. Джонс; С. Мюррей и В. Такер (2004). «Прямые ограничения на сечение самодействия темной материи из сливающегося скопления галактик 1E0657-56». Астрофиз. Дж . 606 (2): 819–824. arXiv : astro-ph/0309303 . Бибкод : 2004ApJ...606..819M . дои : 10.1086/383178 . S2CID 119334056 .

[Brada2008-5] Брада, М; Аллен, С.В.; Эбелинг, Х; Мэсси, Р; Моррис, Р.Г.; фон дер Линден, А; Эпплгейт, Д. (2008). «Выявление свойств темной материи в сливающемся скоплении MACS J0025.4-1222». Астрофизический журнал . 687 (2): 959. arXiv : 0806.2320 . Бибкод : 2008ApJ...687..959B . дои : 10.1086/591246 . S2CID 14563896 .

[6] Рентгеновская обсерватория Чандра (2002 г.). 1E 0657-56: Головная ударная волна в сливающемся скоплении галактик (изображение и описание). Фотоальбом Чандры. Гарвардский университет.

[7] 1e065756 . spaceimages.com (фото).

[8] «Динамический статус скопления галактик 1E0657-56» . edpsciences-usa.org . 2002. Архивировано из оригинала 18 апреля 2015 г. Проверено 2 сентября 2007 г.

[9] Маркевич, М.; Рэндалл, С.; Клоу, Д.; Гонсалес А. и Брадак М. (16–23 июля 2006 г.). Темная материя и скопление пуль (PDF) . 36-я Научная ассамблея КОСПАР (аннотация). Пекин, Китай.

[10] Рэндалл, Скотт (31 мая 2006 г.). «Обеденный разговор» (аннотация). Гарвардский университет.

[11] Клоу, Дуглас; и др. (2006). «Прямое эмпирическое доказательство существования темной материи». Письма астрофизического журнала . 648 (2): L109–L113. arXiv : astro-ph/0608407 . Бибкод : 2006ApJ...648L.109C . дои : 10.1086/508162 . S2CID 2897407 . ^{[ нужна полная цитата ]}

[12] Такер, В.; Бланко, П.; Раппопорт, С.; Дэвид, Л.; Фабрикант, Д.; Фалько, Э.Э.; Форман, В.; Дресслер, А.; Рамелла, М. (2006). «Недавние и будущие наблюдения в рентгеновском и гамма-диапазонах: Чандра, Сузаку, GLAST и NuSTAR» . Материалы конференции AIP . 801 : 21–30. arXiv : astro-ph/0512012 . Бибкод : 2005AIPC..801...21M . дои : 10.1063/1.2141828 . S2CID 14601312 .

[13] Хаяши, Эрик; Белый, ? (2006). «Насколько редко встречается скопление пуль?» . Ежемесячные уведомления о письмах Королевского астрономического общества . 370 (1): Л38–Л41. arXiv : astro-ph/0604443 . Бибкод : 2006MNRAS.370L..38H . дои : 10.1111/j.1745-3933.2006.00184.x . S2CID 16684392 . ^{[ нужна полная цитата ]}

[14] Ли, Джонхун; Комацу, Эйитиро (2010). «Кластер пуль: вызов космологии LCDM». Астрофизический журнал . 718 (1): 60–65. arXiv : 1003.0939 . Бибкод : 2010ApJ...718...60L . дои : 10.1088/0004-637X/718/1/60 . S2CID 119250064 .

[:0-15] Jump up to: ^а ^б Томпсон, Роберт; Даве, Ромель; Нагамине, Кентаро (01 сентября 2015 г.). «Взлет и падение претендента: скопление пуль в моделировании холодной темной материи Лямбда» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 452 (3): 3030–3037. arXiv : 1410.7438 . Бибкод : 2015MNRAS.452.3030T . дои : 10.1093/mnras/stv1433 . ISSN 0035-8711 .

[16] Ди Масколо, Л.; Мрочковский; Чуразов Е.; Маркевич, М.; Басу, К.; Кларк, TE; и др. (2019). «Измерение шока в скоплении пуль ALMA + ACA». Астрономия и астрофизика . 628 : А100. arXiv : 1907.07680 . Бибкод : 2019A&A...628A.100D . дои : 10.1051/0004-6361/201936184 . S2CID 197545195 .

[17] Милгром, Моти , «Взгляд Милгрома на кластер пуль» , The MOND Pages , заархивировано из оригинала 21 июля 2016 г. , получено 27 декабря 2016 г.

[18] Г.В. Ангус; Б. Фамаей и Х. Чжао (2006). «Может ли MOND выдержать пулю? Аналитическое сравнение трех версий MOND за пределами сферической симметрии» . Пн. Нет. Р. Астрон. Соц . 371 (1): 138–146. arXiv : astro-ph/0606216 . Бибкод : 2006MNRAS.371..138A . дои : 10.1111/j.1365-2966.2006.10668.x . S2CID 15025801 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]