James Webb ist mit einem kleinen Trick zum Verfolger der Dunklen Materie geworden

Ein kleiner Trick verwandelte James Webb in einen „Jäger“ Dunkle Materie🇧🇷 Durch die Detektion von extragalaktischem Licht in Galaxienhaufen kann ein Infrarotteleskop die Verteilung dieser unsichtbaren Materie enthüllen und uns einen neuen Blick auf das Universum ermöglichen.

Dunkle Materie ist eine der größten Herausforderungen in der Physik, da sie die einzige Möglichkeit ist, mit baryonischer Materie („normale“ Materie, die alles umfasst, was wir in irgendeiner Weise beobachten können) zu interagieren.

Wissenschaftler sind zuversichtlich, dass dunkle Materie existiert, weil sie Masse hat und daher gravitativ interagiert. Tatsächlich können Beobachtungen von Galaxien, Gravitationslinsen und Galaxienhaufen nur durch das Hinzufügen von dunkler Materie zu ihrer Umgebung erklärt werden.

Extragalaktische helle und dunkle Materie

Heute wissen Astronomen, dass diese unsichtbare Materie hinter der Entstehung und Entwicklung von Galaxien steckt. Ein Hinweis (unten abgebildet) ist der Gravitationslinseneffekt – wenn eine sehr entfernte Galaxie von der Gruppe von Galaxien vergrößert wird, die uns am nächsten sind. Aber diese Linsen bestehen aus mehr Masse, als man erwarten würde, wenn man die Dunkle Materie ausklammert.

Astronomen entdecken auch das Vorhandensein von Dunkler Materie in Röntgen- (rosa) und baryonischen Materiekarten (blau) verschiedener Gruppen kollidierender Galaxien (Bild unten). Die Karte zeigt eine klare Trennung zwischen normaler Materie und Gravitationseffekten, was einer der stärksten Beweise für dunkle Materie ist.

Das bedeutet nicht, dass dunkle Materie in den Bildern erscheint. Was passiert, ist ein wenig komplizierter, aber ordentlich. Röntgenstrahlen zeigen in diesem Fall, wo Galaxienkollisionen Temperaturen von Hunderttausenden von Grad erzeugen und Licht erzeugen, das von außerhalb der Galaxien, aber aus dem Inneren des Haufens kommt.

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Dieses Licht wird „intergalaktisches Licht“ genannt, weil die Quelle Sterne und andere Phänomene – einschließlich der Kollision von Materie bei Galaxienverschmelzungen – außerhalb einzelner Galaxien sind. Aber nicht alles intergalaktische Licht wird allein durch baryonische Materieprozesse verursacht.

Wenn Galaxien innerhalb von Clustern interagieren, werden Sterne und Gezeitenströme aus den Galaxien entfernt, zu denen sie gehören. Obwohl wir diese einzelnen Sterne nicht unterscheiden können, leuchten sie dennoch hell und strahlen ein schwaches intergalaktisches Licht aus.

Da dunkle Materie diese Sterne gravitativ anzieht, entwickelt sich das Licht als Verfolger dunkler Materie, wie im Fall der Kaulquappengalaxie. Sein massiver Schwanz ist ein Beweis für Gezeitenwechselwirkungen – wenn eine Gravitationskraft galaktische Materie zieht und dehnt, wodurch ein Filament entsteht, das sich unter seiner eigenen Schwerkraft zusammenzieht und Sterne bildet.

Im Fall der Kaulquappengalaxie hat der Schwanz einen Durchmesser von etwa 280.000 Lichtjahren und erkennt Sterne, indem er der Verteilung der Dunklen Materie in dieser Region folgt und intergalaktisches Licht erzeugt.

Obwohl sie mit diesen Techniken dunkle Materie nachweisen können, können Teleskope immer noch nicht genügend detaillierte Daten für tiefere Studien liefern. Das könnte sich mit dem James-Webb-Teleskop ändern.

James Webb entdeckt dunkle Materie

In einer neuen Studie veröffentlicht in Astrophysikalische Zeitschriftenbriefe Von den Forschern Mireya Montes und Ignacio Trujillo wurde das James-Webb-Teleskop mit intergalaktischer Lichtbeobachtungstechnologie zur Untersuchung der Dunklen Materie verwendet.

Das Paar verwendete das erste Deep-Field-Bild von JWST und kalibrierte die Daten, um mehr Informationen über das intergalaktische Licht zu extrahieren. In der 3-Frame-Animation unten sehen wir das ursprüngliche Deep-Field-Bild, eine invertierte Farbversion und eine kontrast-/helligkeitsverbesserte Version zur Verbesserung des intergalaktischen Lichts.

Sie fanden Licht von Verschmelzungen und leuchtenden Hinzufügungen, die durch äußere Faktoren verursacht wurden. Es gibt viele Lichter, die von außerhalb des Galaxienhaufens kommen und mit dem Licht innerhalb des Haufens verwechselt werden, aber das Duo schaffte es, sie alle zu trennen und die Leuchtkraft der äußeren Objekte zu eliminieren.

Das verbleibende Licht weist darauf hin, dass Galaxienverschmelzungen innerhalb von Haufen die Hauptquelle für intergalaktisches Licht sind, das aus Sternen besteht. Da Materie, die von dieser Leuchtkraft emittiert wird, auf dunkle Materie reagiert, zeigen die Autoren der Studie, dass die Technik zur Verfolgung dunkler Materie hervorragend ist, wenn Daten von James Webb verwendet werden.

Diese Technologie gibt es bereits bei anderen Infrarot-Teleskopen, aber James Webb ist das leistungsfähigste von allen. Das bedeutet: Wir könnten in naher Zukunft viele Neuigkeiten über dunkle Materie im Universum haben.

Quelle: Canaltec

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