الفلك

كيف ترتبط عدسات الجاذبية بالمادة المظلمة؟

كيف ترتبط عدسات الجاذبية بالمادة المظلمة؟

في محاضرة حضرتها في مؤسستي حول عدسة الجاذبية ، ربط المحاضر بين عدسات الجاذبية وأبحاث المادة المظلمة. يمكن لأي شخص أن يشرح ما هي العلاقة بين الاثنين؟


يتم استخدام عدسة الجاذبية لمجرات الخلفية والكوازارات لسبر كمية المادة الجاذبة في الأجسام الأمامية مثل مجموعات المجرات.

هذا مثال مأخوذ بواسطة تلسكوب هابل الفضائي.

الكائن الأمامي عبارة عن مجموعة من المجرات والأجسام الخلفية ذات العدسة ، والتي تم تمييز بعضها ، هي المجرات والكوازارات البعيدة جدًا.

يمكن استخدام أشكال هذه الأجسام العدسية لاستنتاج إمكانات الجاذبية في الكتلة الأمامية. ترجع هذه الإمكانية إلى كل من المجرات التي يمكن رؤيتها ، الغاز الساخن داخل العنقود (الذي يمكن رؤيته في الأشعة السينية) ، ولكن بشكل رئيسي بسبب المادة المظلمة التي تنتشر في العنقود. وبالتالي ، يمكن لمجموعة من الملاحظات البصرية والأشعة السينية والعدسة أن ترسم خريطة لتوزيع المادة المظلمة والغاز الساخن في العنقود.

يتم عرض مثال أدناه لـ Abell 1689 ، حيث يمثل الانبعاث الشعاعي المنتشر تمثيلًا كاذبًا لتوزيع كثافة المادة المظلمة التي يُستنتج أنها موجودة في هذا التجمع من الصور العدسية العديدة لمجرات الخلفية التي يمكن رؤيتها.

http://hubblesite.org/news_release/news/2010-37

مثال مهم بشكل خاص يمثل علامة بارزة في أبحاث المادة المظلمة هو Bullet Cluster. هذه في الواقع مجموعتان يبدو أنهما تصادمتا ومرتا عبر بعضهما البعض منذ حوالي 150 مليون سنة. يمكن رؤية توزيع المجرات في العناقيد في الصور البصرية. يمكن تتبع الغاز الساخن من خلال ملاحظات الأشعة السينية ويتم تتبع المادة المظلمة من خلال النظر إلى الصور العدسية لمجرات الخلفية البعيدة.

الصورة الرئيسية موضحة أدناه - وهي توضح توزيع المجرات الضوئية والغاز الساخن الباعث للأشعة السينية (الوردي / الأحمر) والتوزيع المستنتج للمادة المظلمة (الأزرق).

عندما تتحرك المجموعات عبر بعضها البعض ، يتفاعل الغاز الساخن ويتراكم في شكل صدمات القوس التي يتم إزاحتها من توزيع المجرات الضوئية. من ناحية أخرى ، تظل المادة المظلمة ، التي يُعتقد أنها تتكون من جسيمات غير باريونية وغير متفاعلة ، متمركزة في المجرات المرئية وكل "سحابة" من المادة المظلمة قد مرت عبر الأخرى على ما يبدو دون حدوث أي تفاعل.

يعتبر الإزاحة بين الغاز الساخن وأغلبية المادة الجاذبة ، المظلمة ، دليلًا قويًا جدًا على وصف الجسيمات غير الباريونية للمادة المظلمة ، بدلاً من بعض البدائل للمادة المظلمة مثل الديناميكيات النيوتونية المعدلة.


العدسة الدقيقة بواسطة أجسام هالة مدمجة ضخمة (MACHOs)

بينما يُعتقد عمومًا أن معظم المادة المظلمة هي في شكل جسيمات غريبة لا تتفاعل مع المادة العادية ، فإن نسبة معينة من المادة المظلمة في الكون تتكون من مادة عادية مظلمة ببساطة. يمكن أن تكون هذه المادة على شكل أقزام بنية أو كواكب شريرة أو حتى ثقوب سوداء صغيرة. الخاصية المشتركة هي أن الكتلة في هذه الأجسام تتكون من ذرات عادية ، وليس من أي شيء غريب. لكن هذه الأشياء غير مرئية لأنها باردة جدًا بحيث لا يمكن لمعانها ، وصغيرة جدًا بحيث لا يمكن تصويرها مباشرة.

إذا مرت MACHO أمام نجم ، فإن كتلة MACHO ستؤدي إلى انحناء الضوء من النجم قليلاً ، وتصبح مركزة. ستكون النتيجة أن النجم سوف يضيء لفترة وجيزة. (الصورة بواسطة Jan Skowron ، تحت cc-sa-2.5)

إن تكرار مثل هذه الأحداث يضع قيودًا على عدد MACHOs الموجودة في الفضاء. الاستنتاج هو أنه لا يوجد ما يكفي تقريبًا لتفسير كل الكتلة في المجرة ، وبالتالي يجب أن يكون هناك شيء آخر ، شيء غريب ، جسيم لم نكتشفه بعد ، جسيم ضخم ضعيف التفاعل ، أو WIMP.

لذلك يتم استخدام عدسة الجاذبية للكشف عن نوع معين من المادة المظلمة ، MACHO.


تعمل عدسات الجاذبية على تضخيم مظهر نفسها لذا في حالة المجرة تبدو أكبر مما هي عليه. وهكذا يبدو أن النجوم الخارجية في المجرة تتحرك أسرع مما تتحرك.

على سبيل المثال ، تحرف الشمس الضوء الذي يمر من سالب ما لا نهاية إلى 1.75 ثانية من القوس. لنفترض أن نصف هذه القيمة هي مقدار انحراف ضوءها عند حافتها ، فإن الشمس تبدو أكثر عرضًا بمقدار 200 كيلومتر.


كيف تظهر لنا العدسة الجاذبية المادة المظلمة!

ما هي الصفقة مع الجاذبية ، والمادة المظلمة ، وكل هذا العمل "العدسي" على أي حال؟ ربما سمعت عن هذه الطاقة - الأكثر شيوعًا كتلة - ينحني الضوء. وربما رأيت صورة أو اثنتين مثل هذه لتوضيح ذلك.

رصيد الصورة: ESA و NASA و J.-P. كنيب وريتشارد إليس.

أعلاه هو العنقود المجري الكبير Abell Cluster 2218. لكن تلك الأقواس العملاقة الممتدة التي تراها؟ هؤلاء في الواقع معرفتي المجرات التي يتم تشويهها وتضخيمها بواسطة الكتلة العملاقة.

عندما يترك الضوء مصدره ، الجاذبية الهائلة للعنقود الهائل الانحناءات هذا الضوء ، مما يخلق الصور المتعددة التي تراها أعلاه.

وهذا ما يسمى بعدسة الجاذبية القوية ، وهي واحدة من أكثر المشاهد إثارة في الكون. لكن ، للأسف ، إنه كذلك نادر جدا أن نحصل على محاذاة عرضية بين أ الكتلة الأمامية ومجرة خلفية. كيف ، إذن ، من المفترض أن نقيس أين هو الأمركم ثمن المادة موجودة) إذا حصلنا على مجموعة مجرات بدون تلك الميزات القوية.

رصيد الصورة: NASA / STScI Magellan / U.Arizona / D.Clowe et al.

لقد أتضح أن تقريبا كل عنقود ليس له أقواس أو صور متعددة أو حلقات أينشتاين لمساعدتنا. فكيف نرسم خريطة المادة المظلمة؟

ننتقل إلى عدسة الجاذبية الضعيفة الأقل إثارة من الناحية المرئية (ولكنها أكثر قوة من الناحية الكونية).

ما هذا بحق الجحيم؟ دعنا نتعمق في.

أعلاه هو ما قد يبدو عليه جزء من الكون. قد تكون هناك بعض المناطق التي تحتوي على الكثير من الكتلة ، حيث بدأت المادة تتجمع معًا على نطاقات كبيرة. هناك آخرون يعانون من ندرة المادة ، حيث لدينا فراغات كبيرة في الكون. نتيجة لذلك ، عند الضوء من الأشياء وراء هذه الجماهير تشق طريقها نحونا ، لا تنحني بطريقة مذهلة ، لكنها تنحني المنفصمة.

ماذا يعني ذلك؟ دعنا نريك. ألقِ نظرة على الشكل الذي ستبدو عليه بعض مصادر الإضاءة الدائرية إذا كانت موجودة لا كتلة بيننا - بالنظر - وتلك مصادر الضوء.

رصيد الصورة: مجموعة فرعية Smoot lensing ، كما هي الصورة أدناه.

لكن الآن ، ماذا لو أخذنا مصادر الضوء نفسها ، وبيننا وبينهم ، وضعنا بعض مصادر الكتلة النموذجية للكون؟ تذكر الآن ، نحن لا نسمح بأي منها قوي التأثيرات: لا يوجد تكبير ، ولا صور متعددة ، ولا حلقات ، ولا أقواس مشوهة كبيرة. كيف ستبدو الآن؟

لماذا ، مصادر الضوء هذه تتشوه: امتدت إلى بيضاوي الشكل الأشكال ، بسبب الجماهير الموجودة بيننا وبينهم!

"عظيم" ، يجب أن تفكر ، "كل ما علينا فعله هو قياس مدى وجود المجرات الإهليلجية ، ويمكننا معرفة الكتل الموجودة بيننا وبينهم!"

ليس بهذه السرعة. المشكلة هي، تأتي المجرات الحقيقية بأشكال مختلفة. نظرًا لأننا نحن علماء الفيزياء الفلكية مُبدعون في تسمية الأسماء ، فإننا نطلق على هذا التأثير "ضوضاء الشكل". (لا ، بجدية ، نحن نسمي أشياء مثل رياض الأطفال.) لذلك عندما ننظر إلى الكون ، ما نراه هو مزيج من ضوضاء الشكل هذه و تأثير العدسة التثاقلي الضعيف للكتلة المتداخلة.

فماذا يمكننا أن نفعل؟ حسنًا ، علينا القياس العديد من المجرات الخلفية، لتقليل تأثير ضوضاء الشكل. كيف نفعل ذلك؟ دعونا نلقي نظرة على نسخة مقصوصة (لكن غير محررة) من إحدى أشهر صور الكون: حقل هابل العميق!

ائتمان الصورة: R. Williams (STScI) وفريق Hubble Deep Field و NASA.

كما يمكنك أن تتخيل جيدًا ، فإن أكبر المجرات في تلك الصورة هي ، بشكل عام ، مجرات الأقرب المجرات لنا. وبالتالي، إذا نحن نفهم المادة المظلمة (ونعتقد أننا نفهمها) ، توضح لنا الخطوط الزرقاء كيف نتوقع أن تتشوه المجرات الخلفية.

رصيد الصورة: مايك هدسون. mhvm.uwaterloo.ca هي صفحة أبحاثه.

هذا هو تأثير العدسة الضعيفة: أ قص في كيفية ظهور مجرات الخلفية.

حسنًا ، يمكننا العمل بالطريقة الأخرى أيضًا! راقب تشويه المجرات الخلفية ، وحساب ضجيج الشكل ، وأعد إنشاء خريطة لـ الأمر الكلي - مضيئة ومظلمة على حد سواء - بناءً على ما نعرفه عن العدسة الضعيفة. إذن ما الذي نحصل عليه ، بالنظر إلى تلك الكتلة الخالية من القوس في الأعلى؟ (الصورة الثالثة في هذا المقال).

رصيد الصورة: دوغلاس كلو وآخرون.

حسنًا ، يمكننا إعادة توزيع المادة ، ومعظمها كذلك ليس تمثله الذرات! في الواقع ، إذا أظهرنا هذه النتائج من العدسة الضعيفة باللون الأزرق ، وقمنا بتراكب بيانات مرصد Chandra X-Ray باللون الوردي ، فقد تتعرف على هذه كواحدة من أشهر الصور على الإطلاق.

رصيد الصورة: الأشعة السينية: NASA / CXC / CfA / M.Markevitch et al. خريطة العدسة: NASA / STScI ESO WFI Magellan / U.Arizona / D.Clowe et al. بصري: NASA / STScI Magellan / U.Arizona / D.Clowe et al.

الكتلة الرصاصة! لا يمكنك فقط قياس كمية من إجمالي المادة ، مع عدسات ضعيفة ، ولكن يمكنك مقارنتها بمكان وجود الغاز الساخن في الأشعة السينية. هذا المزيج هو جزء كبير من كيفية معرفتنا لا تتصادم المادة المظلمة مع نفسها أو مع المادة الذرية العادية.

لذا ، إذا كنت تريد معرفة مقدار الكتلة في الكتلة ، وأين توجد هذه الكتلة ، فكل ما عليك فعله هو قياس كل معرفتي مصادر الضوء القادمة من وراء تلك الكتلة ، وطالما حصلت على عدد كافٍ منها ، فإن عدسات الجاذبية الضعيفة تعتني بالباقي!

وهذه هي الطريقة ضعيف تظهر لنا عدسة الجاذبية مكان المادة المظلمة!

المزيد من هذا القبيل

مرحبا ناثان ،
قلتم: «لا تصطدم المادة المظلمة بنفسها أو بمادة ذرية عادية. أ"
لكن لماذا تسمى المادة إذن؟ في الواقع ، هل لها أي خاصية معروفة أخرى غير كتلتها؟

لدي سؤال غير ذي صلة قد يبدو سخيفًا لكن لا يمكن لأحد أن يشرح لي. تقول ويكيبيديا أن نصف قطر شوارزشيلد لكتلة الكون يبلغ حوالي 10 مليار سنة ضوئية [1] ، وحتى إذا كان هذا الرقم خاطئًا ، فقد قادني ذلك إلى التساؤل عما يلي:

كان الكون المتوسع في وقت ما ، بسبب الكثافة الهائلة لكتلته ، داخل نصف قطر شوارزشيلد. كيف يمكن أن تصبح أكبر؟ بقي القداس على حاله.

طار العقل. منشور رائع Nathan: P.

@ 1: أعتقد أن الجواب هو التضخم يليه الانفجار العظيم.

أظن أنه عندما تم احتواء كتلة الكون في حالة فردية ، لم يكن هناك نصف قطر شوارزشيلد لأن الفضاء لم يكن موجودًا. لم يكن هناك مكان (أو وقت لهذه المسألة) ليكون نصف قطر schwarzschild حاضرًا فيه.

برونوين ، أنا لست عالم فلك ، لكنني أعتقد أنها تسمى المادة * فقط * لأنها تمتلك كتلة ، لأنه ليس الشيء الوحيد الذي يجعل المادة فريدة حقًا. أعتقد أنه يطفو حول الشعور بالملل والانفرادي والظلام والأشياء. مثل نوع من شاعر المراهقين emo.

Pronoein & amp @ crd2: فقط راجع للشغل ، اسم الرجل هو إيثان وليس ناثان. )

@ Stinky: على الرغم من أنني لا أجد الكثير من المتاعب مع فكرة أن الكون ربما كان في يوم من الأيام داخل R_Schwarzschild الخاص به ، لكنه توسع أبعد من ذلك ، أعتقد أنه كان هناك بالتأكيد وقت بين التضخم الأولي و Big Bang ، و عندما نمت إلى ما بعد R_Schwarzschild. لكن IANAPA / P / C (أنا لست عالم فلك محترف / فيزيائي / عالم كوزمولوجي).

Caminin avlusu hÄ ± nca hÄ ± nç doluydu. Belli ki cenazenin yakÄ ± nlarÄ ± onu son yolculuÄuna uÄurlamak، dostlarÄ ± da son görevlerini ifa etmek için oradaydÄ ± lar.Sahte gözyaÅÄ ± dökenler، kara gözlüklerin ardÄ ± nda cenazeyee gel nÄ ± kara gözlüklerle örtmeye çalÄ ± Åanlar، bedenen orada ama ruhen çok uzaktaki olanlar، âYahu tam da lecek zamanÄ ± buldu.Bugün de çok önemli iÅlerim vbitardse ±. gitsemâ diyenler. Kimler yoktu ki.

كان هذا رائعًا - أحب بيض عيد الفصح!

@ Pronoein: يطلق عليه مادة لأنه يتصرف مثل الجسيمات (على سبيل المثال ، في Bullet Cluster ، ولكن أيضًا في علم الكون LCDM). إنها مسألة ملائمة وليست شيئًا مطلقًا.

@ Pronoein: أنا لست في النسبية العامة ، ولكن بقدر ما أفهم أن نصف قطر Schwarzschild مشتق من محلول GR _outside_ الجسم. لذلك سيتم إساءة تطبيق هذه الفيزياء على سيناريو نشأ فيه الكون على هذا النحو.

إذا انتقلت إلى مقياس بلانك ، فإن التأثيرات الكمية تزيل هذه المخاوف: "نظرًا لأن نصف قطر شوارزشيلد للثقب الأسود يساوي تقريبًا الطول الموجي لكومبتون في مقياس بلانك ، فإن الفوتون الذي يحتوي على طاقة كافية لاستكشاف هذا المجال لن ينتج عنه أي معلومات على الإطلاق . يمكن لأي فوتون نشط بما يكفي لقياس جسم بحجم بلانك بدقة أن يخلق جسيمًا بهذا البعد ، لكنه سيكون ضخمًا بما يكفي ليصبح ثقبًا أسود على الفور (يُعرف أيضًا باسم جسيم بلانك) ، مما يؤدي إلى تشويه تلك المنطقة من الفضاء تمامًا ، وابتلاعه. الفوتون ".

يستمر في شرح أنه ربما يمكن للجاذبية الكمية أن تفسر ما يحدث بالفعل. لا يسمى التفرد بلا سبب!

يتوقف علم الكونيات القياسي في OTOH مع نهاية التضخم ، لذلك لا يلزم أن يكون مثل هذه السيناريوهات. على سبيل المثال ، إذا كان التضخم الأبدي صحيحًا ، فسيتعين عليك التفكير في أنواع أخرى من التفردات على ما أعتقد ، كما هو الحال في كيفية توقف الخطوط العالمية شبه الكلاسيكية عن التفرع (على سبيل المثال ، من خلال تحلل الجسيمات).

كما أفهمها ، هناك تخمين بأن التفرع سينتهي _أحدث_ بمقياس بلانك * - بحيث يمكن أن يحدث التناقص "بسلاسة" لكل ما أعرفه. Big Smooch بدلاً من Big Bang!؟ **

[* نظرًا لأنك تقوم بتشغيل الانزياح الأحمر للخلف بالنظر إلى الوراء في الوقت المناسب ، والحصول على طاقة جسيمية متزايدة باستمرار من التحول الأزرق.]

** أعتقد أن هناك الكثير من الفسحة لتجنب التفردات في الفيزياء الحديثة ، على عكس الوقت الذي كانت فيه مشكلة كبيرة ، بل حتى سعى إليها ، في الماضي.

آه ، لقد ساعدتني في إدراك تشابه ، ربما يكون تجريدًا ، في النظر إلى التفردات.

كنت سأضيف أن الملاحظة النهائية في التعليق السابق لا ينبغي أن تؤخذ على أنها تعني أنه ليس من المفيد النظر إلى التفردات ، إنها كذلك. ولكن لماذا إذن هي مفيدة (خاصة إذا كانت الفيزياء الناتجة ستحلها)؟

هذا يحدث في علم الأحياء أيضًا! هناك لديك "التفردات" في شكل أنظمة "الدجاجة والبيض" ، حيث ترى مثل المفارقة التي يضرب بها المثل ، دجاجة تضع بيضة وتصبح بيضة دجاجة ، لذا نتساءل كيف تطور النظام المزدوج في المقام الأول. يأخذك القرار إلى توقع نظام سابق مفصول من خلال عنق الزجاجة في المسارات المحتملة!

ما أعنيه هو أن "التناقض" الذي يضرب به المثل يتنبأ عمومًا بأن السكان يتطورون (وهو تضييق في المسارات الموجودة بالفعل) ، ولكن أيضًا بشكل أكثر تحديدًا أن البيض السابق كان أبسط عندما بدأت الحياة بسيطة. (الطيور (الديناصورات): البيض - الزواحف - البرمائيات - الأسماك -. - الإسفنج: البويضات -. - قوالب الوحل: الأبواغ اللاجنسية عند هذه النقطة تصبح ببساطة سمة من سمات التعددية الخلوية. أنا أتخلى عن مشكلة أصل النشاط الجنسي ، بالطبع .)

مثال آخر على الدجاج والبيض هو بروتينات الحمض النووي ، حيث يرمز الحمض النووي للبروتينات التي تشكل آلية الخلية التي تقوم بفك تشفير الحمض النووي. والقرار هو أن الحمض النووي الريبي هو آخر سلف مشترك من الرنا المرسال ، ونسخة الحمض النووي الريبي ، ولب الحمض النووي الريبي المحفوظ في مصنع بروتين الريبوسوم.

عند سحب التجريد إلى الفيزياء ، فإن التفردات مفيدة لأنها توفر الكثير من الأسهل للحصول على معلومات حول العديد من مجالات الفيزياء إذا كان بإمكانك دراستها. (أعتقد أن المنظرين المحترفين سيكون لديهم وجهة نظر أخرى بالتأكيد أكثر دقة على الأقل).

إيثان
عدسة الجاذبية لها تأثير مهم بشكل خاص. يقدم دليلاً ممتازًا للتمييز بين النظريات المتنافسة. لكن المنظر لا يزال يجادل.

SciLogs ، اقتباسات تحليل Bullet Cluster ، Brownstein and Moffat (2007)
--- "باستخدام نظرية الجاذبية المعدلة (MOG) ، فإن المادة" الطبيعية "في Bullet Cluster كافية لتفسير تأثير عدسة الجاذبية المرصودة.

مشكلتي هي أن المادة المظلمة و MOG تبدو فرضيات معقولة بنفس القدر. كذلك ، أتمنى أن يتوسع عمل كوبرستوك في النسبية العامة ليشمل العدسة.

قد أكون ساذجًا بشكل خاص ، لكن يبدو أيضًا أن المنظرين متورطون في حساباتهم الصعبة بشكل لا يصدق لدرجة أنهم يتجاهلون البدائل.

النظر في بدائل العدسة هذه:
--- يبدو أن فرضية المادة المظلمة هي انحناء نسبي عام للضوء بسبب الجاذبية النيوتونية للمادة المجرية والمادة المظلمة المفترضة.
--- يبدو أن فرضية MOG هي انحناء نسبي عام للضوء بسبب الجاذبية النيوتونية المعدلة للمادة المجرية فقط.
--- من شأن فرضية النسبية العامة أن تنظم انحناء نسبي عام للضوء بسبب الجاذبية النسبية العامة للمادة المجرية فقط.

الآن ، رسمت أعلاه مصفوفة 2 × 2 (نموذج توزيع المجرات).
(مع ضوضاء الشكل ، بدون ضوضاء الشكل)
_________ بواسطة X
(بدون عدسة ، عدسات) ولكن بعدسة ناتجة عن الجاذبية النيوتونية للترتيب المجري.

هل قام أحد ببناء مصفوفة 2 × 4 (نموذج للمجرات ؟؟
(مع ضوضاء الشكل ، بدون ضوضاء الشكل)
_________ بواسطة X
(يفتح ، عدسة نيوت ، موغ بعدسة ، عدسة GR)
ملاحظة. أفترض unens = uncens Newt = unens MOG = unens GR

لأنه ، ما لم يتم العثور على جسيم مادة مظلمة مناسب (وقد لا يتم العثور عليه قريبًا ، حتى لو كان موجودًا) ، لا أعتقد أن أيًا من هؤلاء المنظرين سيتخلى عن نظريتهم.

هناك حاجة إلى ترتيب مجرة ​​نموذج لعبة بسيط وما إلى ذلك من أجل العدسة. يجب أن يكون بسيطًا بما يكفي لحساب النظريات البديلة (باستخدام كمبيوتر عملاق مناسب). بعد ذلك ، ربما يحترم هؤلاء المنظرون إذا لم يقنعوا أحدهم أو ذاك.

خاصة إذا لم يتم العثور على جسيم مادة مظلمة مناسب ، يجب أن تكون هناك بعض نماذج الألعاب البسيطة التي يمكن مقارنة النظريات البديلة وتقييمها على أساسها.

يمكن لأي من MOG أن يفسر جزءًا من عدسات الجاذبية أو لا (أيضًا التناقض في دوران المجرة). كما سبق GR.

كذلك ، هل انحرفت MOG عن الجاذبية النيوتونية أو النسبية العامة أيضًا. لم أجد أبدًا إجابات تلوح باليد لهذه الأسئلة ، أي لا تستند إلى الحساب.

علاوة على ذلك ، يبدو أنه حتى كمية وتوزيع المادة الباريونية يتم افتراضها بشكل مختلف في كل من هذه النظريات. أنا متأكد من أن كل هذه الافتراضات مدروسة جيدًا ولكن ما لم يتم تطبيق النظريات المختلفة على نفس نموذج اللعبة البسيط للمجرة أو تكوين المجرة ، فلا يمكن الحصول على رؤية مقارنة.

أرني مقارنة نموذج اللعبة البسيط بين هذه النظريات المختلفة. لست مقتنعا أنه تم إجراء أي مقارنة. لا للعدسة أو دوران المجرة.

بدون هذه المقارنة ، يتبقى لدي شعور بأن المنظرين لا يختلفون عن رسامي الخرائط الذين يطرحون مزايا إسقاط الكون المفضل لديهم. إسقاط المادة المظلمة ، وإسقاط الجاذبية المعدلة ، وإسقاط النسبية العامة. كلهم على حق من وجهة نظرهم.

نعم ، أنا البالغ من العمر اثني عشر عامًا المحبط ، يرجى المحاولة مرة أخرى لإقناعي بأنك الناضجين النظريين يعرفون ما تتحدث عنه.

ما الذي يمنع المادة المظلمة من التكتل تحت جاذبيتها كما تفعل المادة العادية؟ هل هناك حد لكمية المادة المظلمة التي يمكنك وضعها في حجم معين؟

@ راندي يا: أعرف أن اسمه إيثان ، كنت فقط إغاظة.

@ OKThen: أعتقد أن نسيانك لمدى دعم الأدلة الأخرى للمادة المظلمة مقابل MOG. أعلم أنك كنت تتابع SWAB لفترة من الوقت ، لذلك أنا متأكد من أنك قرأت عن جميع الأدلة الأخرى الموجودة لدعم المادة المظلمة. MOG تقصر بشكل كبير بالمقارنة مع DM. كي لا نقول أن MOG ليست مثيرة للفضول ، فقط لأنها تفتقر إلى العديد من الأدلة الداعمة.

Pronoein: الكتلة ليست مسؤولة عن حقيقة أن المادة تتصادم مع بعضها البعض.
هناك سببان رئيسيان لذلك. القوة الكهرومغناطيسية للجسيمات المشحونة ومبدأ استبعاد الجسيمات غير المشحونة.
الكتلة هي المسؤولة عن القصور الذاتي للجسيمات.

@ The Bobs: ما يحافظ على تكتل المادة المظلمة تحت جاذبيتها هو عدم اصطدام الجسيمات (أو بعبارة أخرى ، الاحتكاك)

الجسيم تحت تأثير قوة الجاذبية يحول طاقته الكامنة إلى طاقة حركية.
إذا لم يكن هناك احتكاك ، فلن يستقر هذا الجسيم أبدًا في مركز الجاذبية لأن كل الطاقة الكامنة ستتحول إلى طاقة حركية والعكس صحيح (إنه نظام متحفظ)
ولكن ، إذا كان هناك احتكاك ، فسوف يفقد الجسيم جزءًا من طاقته الحركية في الحرارة (نظام غير متحفظ) وسيتكثف في مركز الجاذبية.

لست متحمسًا بشأن MOG لكنها موجودة وإمكانية.

نعم ، لقد كنت أقرأ SWAB. أسمع الحجج حول المادة المظلمة الباردة لكني ما زلت غير مقتنع. أيضًا ، أنا متحيز ضد العثور على جسيم مناسب ، لكنني سأكون متحمسًا حقًا إذا تم العثور على الجسيم المناسب.

يعجبني عمل كوبرستوك للنسبية العامة ، لكن إذا لم يحسن خبراء الموارد الوراثية حساباتهم لدرجة قبول دوران الجاذبية من قبل خبراء التيار الرئيسي ، ثم ربما يوسعون عملهم ليشمل العدسة. حسنًا ، شخص غير خبير مثلي يمكنه الانتظار فقط. لكني منحاز للنسبية العامة لحل جزء من لغز المادة المظلمة ..

هناك عدد من الافتراضات الكبيرة (في نظرية الانفجار العظيم ونظرية المادة المظلمة) التي لا أقبلها على أنها صحيحة بشكل أساسي ولكني أقبلها على أنها صحيحة عمليًا لأغراض الحساب. لا حاجة لسرد افتراضاتي المشكوك فيها.

لذلك أرى فرضية المادة المظلمة على أنها صحيحة عمليًا لأغراض الحساب. كما سبق MOG. لكن مثل قانون هوك ، لا أتوقع أي رؤية جوهرية من أي منهما.

أتوقع رؤية أساسية يومًا ما من نظريات جديدة عن الجاذبية الكمية والأبعاد الإضافية ونظرية الكم للوقت. لكن هذه هي تحيزاتي بناءً على تفسيري للعمل التأملي. لذلك أستمع ، وأحاول صقل فهمي ، لكن يجب أن أنتظر العمل الشاق من قبل الخبراء.

لكن هذا هو المفتاح. أحاول عدم التمسك بأفكار بمجرد تناقضها بوضوح مع الأدلة. تكمن المشكلة في عدم وجود أدلة كافية لاستبعاد عدد كبير من الأفكار التخمينية بوضوح. لذلك إذا لم نتمكن من تزوير MOG أو المادة المظلمة ، سؤالي هو هل يمكننا إجراء مقارنة أكثر ثاقبة.

هذا مثال على ما أعنيه مقارنة أكثر ثاقبة. إنه موجود على موقع الويب BigThink وهو يقارن السيارات الكهربائية مقابل السيارات التي تعمل بالبنزين.
http://bigthink.com/ideas/18788
حسنًا ، هذه المقارنة فتحت عيني حقًا.

وبالمثل ، أود أن أفتح عيني على ملاحظات المادة المظلمة.

عفوًا ، لقد قمت بإزالة رابط BigThink الخاطئ.
نفس الرجل يتحدث ولكن الجزء الخطأ من مقابلته.
http://bigthink.com/felixkramer#!video_idea_id=18786
هذا حقا جيد من مقابلته.
آسف.

فيما يتعلق بالنيوترينو كمادة مظلمة ،
سيكون من المثير للاهتمام معرفة ما إذا كان KATRIN (2012) قادرًا على استبعاد كون تصادم أقل تمامًا من كون CDM.

"ولكن ، إذا كان هناك احتكاك ، فسوف يفقد الجسيم جزءًا من طاقته الحركية في الحرارة (نظام غير متحفظ) وسيتكثف في مركز الجاذبية."

وبتسخين يصبح مرئيًا.

نظرًا لأنه من المفترض أن يكون هذا أمرًا غامقًا ، فإنه يزيل نفسه من المسبح.

ما الذي يمنع المادة المظلمة من التكتل تحت جاذبيتها كما تفعل المادة العادية؟

لأن الجاذبية فقط يمكنها أن تبطئه. وهذا يستغرق وقتًا طويلاً بالفعل. سيمر جزآن من Bullet Cluster بعضهما البعض عدة مرات قبل الدمج.

"لأن الجاذبية فقط يمكنها أن تبطئها."

قد تكون مجرد مشكلة لغوية ، لكن الجاذبية لا يمكنها أن تبطئها ، فقط الاصطدامات غير المرنة يمكنها فعل ذلك تتسبب الجاذبية في الانهيار ، لكن في غياب الاصطدامات غير المرنة ، ستستمر في الحركة

إذا كانت سحابة المادة الخاصة بك منتشرة على نطاق واسع ، فسوف يستغرق الأمر وقتًا طويلاً جدًا للانهيار وهذا سبب آخر لعدم انهيار السحابة (وعندما تنهار ، تتوقف عن كونها مادة مظلمة وتصبح معروفة مثل ما نحن عليه. انظر في المجرة - نظرية ، لا تقول أن هذا صحيح).

ما نحتاجه هو فرضية سليمة تسمح لنا بعمل نموذج لتباين كثافة المادة المظلمة. قد يكون منتشرًا أو متكتلًا تمامًا. هذا ما نحتاج إلى اكتشافه.

قالWOW: قد تكون مشكلة لغوية فقط ، لكن الجاذبية لا يمكن أن تبطئها ، فقط الاصطدامات غير المرنة يمكنها فعل ذلك. الجاذبية تتسبب في الانهيار ، لكن في غياب الاصطدامات غير المرنة ، ستستمر في الحركة.

ألا توجد اصطدامات غير مرنة عند اندماجها؟ أعتقد أن هناك. تحدث "الاصطدامات" بين الذرات في الأجسام المكونة لكل مجموعة مدمجة ، وتنتج الاصطدامات ، بسبب الاحتكاك ، طاقة حرارية. يتم الحصول على هذه الطاقة من الطاقة الحركية للجسم المتحرك. انظر المزيد من الأمثلة هنا.

أقارن العمليات التي تحدث في الأجسام المعرضة لضغط الجاذبية المتغير لقرب المشتري (أقماره هي الأجسام). يتم تقديم هذا التأثير بشكل تقليدي على أنه شرح فلكنة ، والماء السائل ، وما إلى ذلك على أقمار مختلفة.
وبالتالي في عملية الاندماج ، سيتم تحويل الطاقة من شكل حركي إلى شكل حراري مما يتسبب في فقدان الزخم.

هناك "aber" واحد ، وهو أن المسافة بين الأجسام في الحشود / المجرات المدمجة يمكن أن تكون كبيرة بحيث تجعل تأثيرات الجاذبية بلا معنى بشكل فعال. لذا فإن وجهة نظري ستكون موضع نقاش.

هل افترض أي شخص أن انثناء الزمكان قد يستهلك طاقة من (.) بسبب تفاعل الجاذبية. الفكرة خطرت لي للتو.

على الأرجح عبارات شائعة خاطئة:

1) "يمكن أن تساعد في حل الألغاز مثل طبيعة الطاقة المظلمة التي تسرع توسع الكون."
2) â الضوء ليس له كتلة راحة ، فقط طاقة. الجاذبية هي انحناء في الفضاء ، لذلك لا تجذب الجاذبية الضوء ولكن الضوء "ينحني" مع الفضاء.

1) توسع الكون الحالي هو فصل متسارع لعناقيد المجرات ، تغذيها كتلة التفرد التي أعادت تحويلها إلى طاقة منذ الانفجار العظيم. في الكون الحالي ، تم تصميم جميع الأشكال الكتلية تقريبًا لإعادة التحويل إلى طاقة. تسمى محاولات تأجيل هذا التحول بالتطور / الانتقاء الطبيعي. وتيرة التوسع المتسارعة هي نيوتن.

2) الضوء له كتلة. كل كائن وكل عملية في الكون هي ذرية ، نتيجة ، مشتق من التفرد ، تراكب كتلة الطاقة ، ثنائية. الجاذبية ليست "انحناء في الفضاء". إنه الميل إلى الانتقاء الطبيعي ، لتأخير إعادة التحويل إلى الطاقة ، للحفاظ على الطاقة في شكل كتلة. ينحني الضوء عن طريق الجاذبية عندما لا يكفي شد الجاذبية للتغلب على زخم الضوء. ومع ذلك ، فإن زخم الضوء لا يضاهي جاذبية الثقب الأسود

انظر كتاب Einsteins 'Lens by Gates. وهي تغطي GL بشكل جيد للغاية.

اصنع منظار أينشتاين هذا

يتحدث الكتاب عن المواد الكاوية والمنحنيات الحرجة. لا يشرح المؤلف ذلك بشكل كامل ، ولكن يبدو أن له بعض القيمة. يبدو أن المرء له تأثير الضرب. يبدو أن الاستخدام الشائع للمادة الكاوية هو أنها تشبه حزم الأشعة. لماذا هم مهمون على الإطلاق؟

ابحث في جوجل.
"فيزياء المواد الكاوية". تفسيرات سهلة للغاية.
يصعب الحصول على المنحنيات الحرجة.

لا تخلط بين تأثيرات عدسة الجاذبية والانكسار الفلكي والجوي.

شكرًا على الشرح الواضح للغاية ، لقد استمتعت حقًا بالقراءة. لقد أجريت مرة هذا النوع من التحليل في مسابقة kaggle وكان الأمر ممتعًا للغاية.

الشيء الوحيد الذي يحيرني هو: كيف تعرف أنه ليس مجرد مادة / غاز بارد عادي بدلاً من المادة المظلمة؟ على سبيل المثال 100 ذرة هيدروجين / م 3 .. هل يمكن استبعاد ذلك بتقنيات المراقبة أم أنه افتراض عدم وجود غاز بارد؟

Thijs # 27: قد ترغب في قراءة بعض منشورات إيثان الحديثة ، فهو يغطي العديد من أسطر الأدلة على المادة المظلمة بتفصيل كبير.

1) يمكننا استبعاد المادة العادية كغاز أو غبار من خلال الملاحظة لأنه من أجل الحصول على الكتلة اللازمة ، يجب أن تكون كثيفة بدرجة كافية لإظهار خطوط امتصاص طيفية واضحة. نظرًا لأننا لا نراه ، فهو ليس موجودًا.

2) يمكننا استبعاد المادة العادية حسابيًا ، باستخدام البيانات من الخلفية الكونية الميكروية لتقييد أكبر كمية من المادة الباريونية التي يمكن أن تكون قد تشكلت أثناء التخليق النووي.

3) يمكننا استبعاد المادة العادية من خلال ملاحظات الجاذبية العدسية كما هو موضح في هذا المنشور. من ميزات الأشعة السينية ، نعلم أن المادة العادية (الغاز الساخن) تتبع توزيع الكتلة المضيئة المرئي. نظرًا لأننا نلاحظ توزيعًا جماعيًا مختلفًا عن العدسة (في العديد من المجموعات ، وليس فقط Bullet Cluster) ، يجب ألا تكون هذه الكتلة المختلفة مادة عادية.

يتبرع

ScienceBlogs هو المكان الذي يتواصل فيه العلماء مباشرة مع الجمهور. نحن جزء من Science 2.0 ، وهي مؤسسة غير ربحية لتعليم العلوم تعمل بموجب القسم 501 (c) (3) من قانون الإيرادات الداخلية. يرجى تقديم تبرع معفى من الضرائب إذا كنت تقدر التواصل العلمي المستقل والتعاون والمشاركة والوصول المفتوح.

يمكنك أيضًا التسوق باستخدام Amazon Smile وعلى الرغم من أنك لا تدفع أكثر ، فإننا نحصل على شيء صغير.


وكما كتب روب ، فإن الطاقة المظلمة (DE) لا تتكتل كما تفعل المادة المظلمة (DM) ، وبالتالي فهي نفسها لا "تثني" الضوء. ومع ذلك، في ضعيف العدسة - حيث يدرس المرء انحرافات صغيرة إحصائيًا لعدد كبير من المصادر - يستخدم المرء العلاقة بين الانزياح الأحمر ومسافة المصدر و طيف طاقة المادة ، وكلاهما يعتمد على مقدار DE. ومن ثم يمكن استخدام العدسة الضعيفة لسبر DE (انظر على سبيل المثال Huterer 2001).

واحدة من أكثر الحجج إقناعًا للظلام شيء هو أن حقول الجاذبية للكتل الكبيرة من المادة المظلمة تسبب انعكاس الجاذبية لمصادر الضوء وراءها. هناك بعض الأوراق الرائعة التي تحلل صورًا متعددة العدسات لمجرات بعيدة لتحديد مواقع المادة المظلمة في عناقيد المجرات القريبة.

على عكس المادة المظلمة ، ليس لدينا أي دليل على أن الظلام طاقة كتل على مقاييس طول بحجم المجرة - أو بأي مقاييس طول. بدون عدم التماثل ، لن تحصل على العدسة. قارن النظر من خلال عدسة النظارات إلى النظر من خلال نافذة زجاجية.


1) ما هي الاستنتاجات التي يمكن استخلاصها حول العلاقة بين ترتيب العناصر في الجدول الدوري والأنماط التي لوحظت في خصائصها؟ : خصائص العناصر مرتبطة بالأعداد الذرية ***: خصائص العناصر مرتبطة ببعضها

إذا لم تكن هناك مادة مظلمة ، من أجل شرح ملاحظاتنا ، يجب أن تكون مفاهيمنا عن لبنة بناء مهمة للكون غير صحيحة. ما لبنة البناء هذه ولماذا يفضل الفلكيون بشكل ساحق المادة المظلمة التي لا يمكنهم رؤيتها ،


علماء الفلك يحققون في المادة المظلمة & # 8217s المكون المفقود

قد يفتقد فهمنا للمادة المظلمة وسلوكها عنصرًا رئيسيًا. المزيد من عدسات الجاذبية ، انحناء الزمكان والضوء بواسطة الأجسام الضخمة ، يمكن أن يؤدي إلى الوصفة المثالية لحل هذا اللغز الكوني.

على الرغم من احتوائه على ما بين 70-90٪ من الكتلة الكلية للكون وحقيقة أن تأثيره الثقالي يمنع حرفيًا المجرات مثل مجرة ​​درب التبانة من التحليق بعيدًا ، إلا أن العلم لا يزال غير معلوم بشأن المادة المظلمة.

بينما يبحث الباحثون في جميع أنحاء العالم في طبيعة وتكوين هذه المادة المراوغة ، دراسة نشرت في المجلة علم يشير إلى أن نظريات المادة المظلمة قد تفتقد إلى عنصر حاسم ، أدى نقصه إلى إعاقة فهمنا للمادة التي تربط المجرات معًا.

ظهر وجود شيء مفقود من نظرياتنا عن المادة المظلمة وسلوكها من مقارنات ملاحظات تركيزات المادة المظلمة في عينة من مجموعات المجرات الضخمة والمحاكاة النظرية الحاسوبية لكيفية توزيع المادة المظلمة في مثل هذه المجموعات.

قام علماء الفلك بقياس مقدار عدسات الجاذبية التي تسببها هذه المجموعة لإنتاج خريطة مفصلة لتوزيع المادة المظلمة فيها. المادة المظلمة هي المادة اللاصقة غير المرئية التي تحافظ على ارتباط النجوم ببعضها البعض داخل المجرة وتشكل الجزء الأكبر من المادة في الكون. (NASA, ESA, G. Caminha (University of Groningen), M. Meneghetti (Observatory of Astrophysics and Space Science of Bologna), P. Natarajan (Yale University), and the CLASH team.)

Using observations made by the Hubble Space Telescope and the Very Large Telescope (VLT) array in the Atacama Desert of northern Chile, a team of astronomers led by Massimo Meneghetti of the INAF-Observatory of Astrophysics and Space Science of Bologna in Italy have found that small-scale clusters of dark matter seem to cause lensing effects that are 10 times greater than previously believed.

“Galaxy clusters are ideal laboratories in which to study whether the numerical simulations of the Universe that are currently available reproduce well what we can infer from gravitational lensing,” says Meneghetti. “We have done a lot of testing of the data in this study, and we are sure that this mismatch indicates that some physical ingredient is missing either from the simulations or from our understanding of the nature of dark matter.”

Just Add Gravitational Lensing

The lensing that the team believes accounts for dark matter discrepancies is a factor of Einstein’s theory of general relativity which suggests that gravity is actually an effect that mass has on spacetime. The most common analogy given for this effect is the distortion created on a stretched rubber sheet when a bowling ball is placed on it.

This effect in space that results from a star or even a galaxy curving space and thus bending the path of light as it passes the object. Otherwise known as gravitational lensing it is commonly seen when a background object–which could be as small as a star or as large as a galaxy– moves in front of a foreground object and curves light from it giving it an apparent location in the sky.

The gravitational lensing of a distant quasar by an intermediate body forms a double image seen by astronomers on Earth. (Lambourne. R, Relativity, Gravitation and Cosmology, Cambridge Press, 2010)

In extreme cases, where this lensing causes the paths of light to change in such a way that its arrival time at an observer is different, it can cause a background object to appear in the night sky at various different points. A beautiful example of this is an Einstein ring, where a single object appears multiple times forming a ring-like arrangement.

Because dark matter only interacts via gravity, ignoring even electromagnetic interactions — hence why it can’t be seen — gravitational lensing is currently the best way to infer its presence and map the location of dark matter clusters in galaxies.

Returning to the ‘rubber sheet’ analogy from above, as you can imagine, a cannonball will make a more extreme ‘dent’ in the sheet than a bowling ball, which in turn makes a bigger dent than a golf ball. Likewise, the larger the cluster of dark matter — the greater the mass — the more extreme the curvature of space and therefore, light.

The gravitational microlensing effect results from the bending of space-time near an object of given mass that is predicted by Einstein’s general theory of relativity. An object, such as a star, crossing our line of sight to a more distant source star will affect the light from that star just like a lens, producing two close images whose total brightness is enhanced. If the lensing star is accompanied by a planet, one can (potentially) observe not only the principal effect from the star, but also a secondary, smaller effect resulting from perturbation by the planet. ( Beaulieu et al)

But now imagine what would happen if the bowling ball on the rubber sheet was surrounded by marbles. Though their individual distortions may be small, their cumulative effect could be considerable. The team believes this may be what is happening with smaller clusters of dark matter. These small scale clumps of dark matter enhance the overall distortion. In a way, this can be seen as a large lens with smaller lenses embedded within it.

Cooking Up A High-Fidelity Dark Matter Map

The team of astronomers was able to produce a high-fidelity dark matter map by using images taken by Hubble’s Wide Field Camera 3 and Advanced Camera Survey combined spectra data collected by The European Southern Observatory’s (ESO) VLT. Using this map, and focusing on three key clusters — MACS J1206.2–0847, MACS J0416.1–2403, and Abell S1063 — the researchers tracked the lensing distortions and from there traced out the amount of dark matter and how it is distributed.

This image from the NASA/ESA Hubble Space Telescope shows the galaxy cluster MACS J0416.1–2403. A team of researchers used almost 200 images of distant galaxies, whose light has been bent and magnified by this huge cluster, combined with the depth of Hubble data to measure the total mass and dark matter content of this cluster more precisely than ever before. (ESA/Hubble, NASA, HST Frontier Fields)

“The data from Hubble and the VLT provided excellent synergy,” says team member Piero Rosati, Università Degli Studi di Ferrara in Italy. “We were able to associate the galaxies with each cluster and estimate their distances.”

This led the team to the revelation that in addition to the dramatic arcs and elongated features of distant galaxies produced by each cluster’s gravitational lensing, the Hubble images also show something altogether unexpected–a number of smaller-scale arcs and distorted images nested near each cluster’s core, where the most massive galaxies reside.

The team thinks that these nested lenses are created by dense concentrations of matter at the center of individual cluster galaxies. They used follow-up spectroscopic observations to measure the velocity of the stars within these clusters and through a calculation method known as viral theorem, confirmed the masses of these clusters, and in turn, the amount of dark matter they contain.

Abell S1063, a galaxy cluster, was observed by the NASA/ESA Hubble Space Telescope as part of the Frontier Fields programme. The huge mass of the cluster acts as a cosmic magnifying glass and enlarges even more distant galaxies, so they become bright enough for Hubble to see. (NASA, ESA, and J. Lotz (STScI))

This fusion of observations from these different sources allowed the team to identify dozens of background lensed galaxies that were imaged multiple times. The researchers then took this high-fidelity dark matter map and compared it to samples of simulated galaxy clusters with similar masses, located at roughly the same distances.

These simulated galaxy clusters did not show the same dark matter cluster concentrations — at least not on a small scale that is associated with individual cluster galaxies.

The discovery of this disparity should help astronomers design better computer simulation models and thus develop a better understanding of how dark matter clusters. This improved understanding may ultimately lead to the discovery of what this abundant and dominant form of matter actually is.

Original research: Meheghetti. M., Davoli. G., Bergamini. P., et al, ‘An excess of small-scale gravitational lenses observed in galaxy clusters,’ Science, [2020],


dc.contributor.advisorHeymans, Catherineen
dc.contributor.advisorSimpson, Fergusen
dc.contributor.authorKoens, Lars Arnouten
dc.date.accessioned2015-09-02T14:23:04Z
dc.date.available2015-09-02T14:23:04Z
dc.date.issued2015-07-01
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/1842/10529
dc.description.abstractCosmological constraints from galaxy surveys are as accurate as our understanding of the relative distributions of dark matter and galaxies, known as galaxy bias. Weak gravitational lensing is a powerful probe of galaxy bias, since the distortion in the shapes of distant galaxies, called shear, is directly related to the dark matter distribution, which can be compared to the galaxy field. I look at the galaxy clustering amplitude relative to the dark matter field, quantified by the galaxy bias b, as well as the cross-correlation coefficient r, which tells us how correlated the positions of galaxies are with the dark matter. In this thesis I present several techniques to constrain galaxy bias through weak lensing, using both numerical simulations and observational data. The most commonly used method, using aperture statistics, is shown to be subject to serious systematics in the presence of noisy data and scale- and time dependence in the galaxy bias. A local comparison technique is introduced, where the foreground distribution is used to predict the shear in the background, to which it is compared. The technique is tested with simulations, concluding that it requires high quality data. A model fitting approach is proposed, based on the McDonald (2006) galaxy bias model. The two parameters of this model, a large scale bias, b1, and a parameter, b2, that quantifies the scale dependence of the bias, are insufficient in the presence of stochasticity. Therefore, R is introduced as an additional parameter to take this into account. I present galaxy bias constraints for two spectroscopic galaxy samples: the Baryon Oscillations Spectroscopic Survey (BOSS) and the WiggleZ Dark Energy Survey (WiggleZ), applying the traditional aperture method and the model fitting approach to the Red Sequence Cluster Lensing Survey (RCSLenS). Both techniques strongly suggest that galaxies trace mass, but in a complicated way, with differences in scale- and time dependence between the samples considered. The WiggleZ galaxy bias is found to be around b

1:2, depending on redshift and scale, and has a low cross-correlation coefficient of r

0:5 at small scales. The BOSS samples have higher bias with scale dependence around b

2:0 and show no sign of stochasticity, finding r to be close enough to unity to be explained within a deterministic scenario. The observations are in line with previous galaxy bias measurements from lensing data. The thesis incorporates work on the X-ray Luminosity Function (XLF) of galaxy clusters, measured from the Wide Angle ROSAT Pointed Survey (WARPS). Evolution is quantified with a likelihood analysis and I conclude that it is driven by a decreasing number density of high luminosity clusters with redshift, while the bulk of the cluster population remains nearly unchanged out to redshift z


The COSMOS team has mapped out the largest contiguous area on the sky using the Hubble Space Telescope. I am a member of the COSMOS weak lensing team and created the COSMOS ACS weak lensing catalog. Our team produced more than 20 lensing related publications including a map of the distribution of dark matter that was the cover page of the journal Nature. The COSMOS ACS catalog can be found on the data products page.

Are you looking for data that we have release, tools, and plots from our papers? You can find all of these goodies under our data products page.


How Gravitational Lensing Proves the Existence of Dark Matter

For quite some time, astronomers have been chasing after evidence of one of the most elusive – but most prevalent – substances in the universe: an invisible, seemingly undetectable form of matter which they call dark matter. In recent years, that search has led them to a phenomenon which is equally quirky and, in its own way, mysterious: a process called gravitational lensing.

Dark matter began as nothing more than a placeholder, a hypothetical solution to a math problem repeatedly encountered by 20th-century astronomers. According to Ann Zabludoff of the University of Arizona, Fritz Zwicky proved in the 1930s that galaxies were moving much faster than they should be, given their visible mass in the form of stars and interstellar clouds of gas and dust. The missing mass was attributed to some invisible and as-yet-unknown substance, which was given the nickname “dark matter” because it must have mass (hence, it was some form of matter) but it must not emit or reflect light (hence, it must be “dark”).

This, of course, said more about the shortcomings of modern astronomy than about dark matter itself, and more recently, many astronomers have been trying to find ways of observing dark matter indirectly, by studying some effects which it should cause if it is present, even if it cannot be seen visibly by traditional means. That’s led some physicists to set up cutting-edge subterranean detectors to search for certain types of hypothetical particles. Others continue to look at the skies, but in new ways. That has led them to consider gravitational lensing.

Gravitational lensing occurs when light from a very distant source is bent or tugged onto a new trajectory by the gravitational energy of a mass which lies along its path. This creates a sort of optical illusion effect, in which light that reaches telescopes and the naked eye here on Earth wasn’t actually emitted from anything in the precise direction from which it appears to be reaching the human eye. This phenomenon is already regularly used, and easily understood, when it comes to physical objects passing intense gravity wells. NASA and other space programs, for instance, regularly “slingshot” deep space probes past Jupiter and Saturn, allowing them to pick up speed as the massive gas giants tug them onto a slightly different course.

The speed of light is constant, but when light passes by an extremely powerful gravitational source, like a black hole or a galaxy, it can be affected in the same way as the space probe travelling past Jupiter. This can produce a number of strange optical effects when viewed from Earth, like Einstein’s cross and the Twin Quasar. However, it can also provide scientists with an important clue about the presence of dark matter.

When light from a very distant galaxy passes a closer galaxy, it gets bent off course. According to the Berkeley Cosmology Group, scientists can estimate how massive a galaxy appears to be based upon visible matter, and estimate how distorted the passing light should be given this visible mass. Because of the hypothetical presence of dark matter, the light distortions will always be greater than they should be based solely upon calculations of visible, normal matter. The difference can then be attributed to dark matter. Using these comparisons, scientists have been able to establish that there is actually several times as much dark matter in the universe as there is normal matter. Galaxies, in addition to consisting of billions of stars and massive clouds of gas and dust, seem to be surrounded by even larger and more massive clouds of dark matter.

The gravitational lensing experiments have provided conclusive proof that dark matter really does exist – in some form. However, it is still another form of indirect observation. According to NASA, the new cutting edge in astronomy builds on the observations of gravitational lensing by looking for new ways that dark matter might be observed directly, like gamma rays released by colliding dark matter particles.


Seeing dark matter in a new light

A small team of astronomers have found a new way to ‘see’ the elusive dark matter haloes that surround galaxies, with a new technique 10 times more precise than the previous-best method. The work is published in الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية.

Scientists currently estimate that up to 85% of the mass in the universe is effectively invisible. This ‘dark matter’ cannot be observed directly, because it does not interact with light in the same way as the ordinary matter that makes up stars, planets, and life on Earth.

So how do we measure what cannot be seen? The key is to measure the effect of gravity that the dark matter produces.

Pol Gurri, the PhD student at Swinburne University of Technology who led the new research, explains: “It’s like looking at a flag to try to know how much wind there is. You cannot see the wind, but the flag’s motion tells you how strongly the wind is blowing.”

The new research focuses on an effect called weak gravitational lensing, which is a feature of Einstein’s general theory of relativity. “The dark matter will very slightly distort the image of anything behind it,” says Associate Professor Edward Taylor, who was also involved in the research. “The effect is a bit like reading a newspaper through the base of a wine glass.”

Weak gravitational lensing is already one of the most successful ways to map the dark matter content of the Universe. Now, the Swinburne team has used the ANU 2.3m Telescope in Australia to map how gravitationally lensed galaxies are rotating. “Because we know how stars and gas are supposed to move inside galaxies, we know roughly what that galaxy should look like,” says Gurri. “By measuring how distorted the real galaxy images are, then we can figure out how much dark matter it would take to explain what we see.”

The new research shows how this velocity information enables a much more precise measurement of the lensing effect than is possible using shape alone. “With our new way of seeing the dark matter,” Gurri says, “we hope to get a clearer picture of where the dark matter is, and what role it plays in how galaxies form.”

Future space missions such as NASA’s Nancy Grace Roman Space Telescope and the European Space Agency’s Euclid Space Telescope are designed, in part, to make these kinds of measurements based on the shapes of hundreds of millions of galaxies. “We have shown that we can make a real contribution to these global efforts with a relatively small telescope built in the 1980s, just by thinking about the problem in a different way,” adds Taylor.

Media contacts

Dr Morgan Hollis
Royal Astronomical Society
Mob: +44 (0)7802 877 700
[email protected]

Dr Robert Massey
Royal Astronomical Society
Tel: +44 (0)20 7292 3979
Mob: +44 (0)7802 877 699
[email protected]

Science contacts

Mr Pol Gurri
Swinburne University of Technology
Centre for Astrophysics and Supercomputing
أستراليا
Tel: +61 466 289 019
[email protected]

Assoc. Prof. Edward Taylor
Swinburne University of Technology
Centre for Astrophysics and Supercomputing
أستراليا
Tel: +61 406 818 266
[email protected]

Prof. Chris Fluke
Swinburne University of Technology
Centre for Astrophysics and Supercomputing
أستراليا
[email protected]

Images and captions

Further information

The new work appears in, “The first shear measurements from precision weak lensing”, P. Gurri, E.N. Taylor, C.J. Fluke, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2020), in press (DOI: 10.1093/mnras/staa2893).

This research was partially funded by the Australian Government through an Australian Research Council Future Fellowship (FT150100269) awarded to E.N. Taylor.

Notes for editors

The Royal Astronomical Society (RAS), founded in 1820, encourages and promotes the study of astronomy, solar-system science, geophysics and closely related branches of science. The RAS organises scientific meetings, publishes international research and review journals, recognises outstanding achievements by the award of medals and prizes, maintains an extensive library, supports education through grants and outreach activities and represents UK astronomy nationally and internationally. Its more than 4,400 members (Fellows), a third based overseas, include scientific researchers in universities, observatories and laboratories as well as historians of astronomy and others.

The RAS accepts papers for its journals based on the principle of peer review, in which fellow experts on the editorial boards accept the paper as worth considering. The Society issues press releases based on a similar principle, but the organisations and scientists concerned have overall responsibility for their content.

In 2020 the RAS is 200 years old. The Society is celebrating its bicentennial anniversary with a series of events around the UK, including public lectures, exhibitions, an organ recital, a pop-up planetarium, and the culmination of the RAS 200: Sky & Earth project.


The COSMOS team has mapped out the largest contiguous area on the sky using the Hubble Space Telescope. I am a member of the COSMOS weak lensing team and created the COSMOS ACS weak lensing catalog. Our team produced more than 20 lensing related publications including a map of the distribution of dark matter that was the cover page of the journal Nature. The COSMOS ACS catalog can be found on the data products page.

Are you looking for data that we have release, tools, and plots from our papers? You can find all of these goodies under our data products page.


شاهد الفيديو: Готовим рождественское сочиво с батюшкой (شهر اكتوبر 2021).