20.08.2013 Views

Galakser Mørk stof Kristian Pedersen.pdf - Horsens HF og VUC

Galakser Mørk stof Kristian Pedersen.pdf - Horsens HF og VUC

Galakser Mørk stof Kristian Pedersen.pdf - Horsens HF og VUC

SHOW MORE
SHOW LESS

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.

Dugfriske målinger af mørkt <strong>stof</strong>:<br />

Hvor meget er der – <strong>og</strong> hvad er det?<br />

<strong>Kristian</strong> <strong>Pedersen</strong><br />

www.dark-cosmol<strong>og</strong>y.dk Dark Cosmol<strong>og</strong>y Centre l Niels Bohr institutet l Københavns Universitet


Fakta:<br />

Spørgsmål:<br />

Det lokale univers =><br />

Big Bang kernesyntese =><br />

Galaksehobe =><br />

Hvor er baryonerne?<br />

Ω ≈ 0.004<br />

*<br />

Ω = 0.04 ± 0.01<br />

bar<br />

Ω = 0.25 ± 0.04<br />

Hvor er det mørke <strong>stof</strong> – <strong>og</strong> hvad er det?<br />

m


Galaksedannelse <strong>og</strong> mørkt <strong>stof</strong>:<br />

Hubble Ultra Deep Field<br />

De første galakser dannes da Universet er mindre end 1 mia. år<br />

Dengang var Universet varmt, tæt <strong>og</strong> fyldt af lys<br />

<strong>Galakser</strong> kan ikke dannes af ”alm. <strong>stof</strong>” - kun hvis der allerede da er ”klumper” af<br />

mørkt <strong>stof</strong><br />

=> Ingen mørkt <strong>stof</strong> – ingen galakser !


Stjerner


<strong>Galakser</strong>


Virgo galaksehoben


Hvad gør vi?<br />

⇒ Studere lysende <strong>stof</strong> <strong>og</strong> afled<br />

egenskaber af mørkt <strong>stof</strong><br />

2 eks.:<br />

(i) Kortlægge mørkt <strong>stof</strong> i galakse<br />

(ii) Astro-partikelfysik: Teste egenskab<br />

ved kandidat til mørkt <strong>stof</strong>


Very Large Telescope Chandra X-ray Observatory


Coma galaksehoben


Vejning af galaksehobe fra X-data<br />

Hydrostatisk ligevægt:<br />

dP GM tot<br />

=− gρ=− 2<br />

dr r<br />

⇒<br />

kTr<br />

Mtot ( < r)<br />

=−<br />

Gµ mp ⎛dln ρgas<br />

d lnT<br />

⎞<br />

⎜ + ⎟<br />

⎝ d ln r d ln r ⎠<br />

⇒ M ( < r) ∝ kT× r<br />

tot<br />

Måle spektrum af varm gas => Temperatur af gassen => Totale masse


”Varme atmosfærer” til måling af mørkt <strong>stof</strong> fordeling<br />

Galaksehob<br />

T M<br />

8 15<br />

≈10 K, ≈10 M<br />

Galaksegruppe Elliptisk galakse<br />

T M<br />

7 13<br />

≈10 K, ≈10 M<br />

T M<br />

7 12<br />

≤10 K, ≈10 M


Galaksehobe på grisevægten<br />

?<br />

Stof<br />

<strong>Galakser</strong><br />

Varm gas<br />

<strong>Mørk</strong>t <strong>stof</strong><br />

Brøkdel af<br />

total masse<br />

5%<br />

25%<br />

70%


Har spiralgalakser ”varm atmosfære”?<br />

NGC 5746


Modeller/simulationer


Chandra observationer


Chandra resultater vs. simulationer


Massebestemmelser af NGC 5746<br />

Masse af ”varm atmosfære”<br />

9<br />

M gas 1.9 0.7 10 M<br />

= ± × <br />

Masse af stjerner<br />

11<br />

M M<br />

* = 2.7 ± 0.1× 10 <br />

Total masse<br />

11<br />

M tot 5.6 2.0 10 M<br />

= ± × <br />

NGC 5746 domineret af mørkt <strong>stof</strong><br />

Ingen mørkt <strong>stof</strong> => Ingen varm atmosfære!


Chandra data + optisk billede af NGC 5746


Politiken<br />

6. februar<br />

2006


Hvad er det mørke <strong>stof</strong>?<br />

Ikke ”alm. <strong>stof</strong>” –kan ikke påvirke/ påvirkes af lys… ”eksotisk” <strong>stof</strong>.<br />

=> Elementarpartikler skabt i Big Bang<br />

Men hvilke(n)???<br />

Ex.: Sterile neutrinoer<br />

Udvidelse af ”standard modellen”, har forudsigelige egenskaber<br />

Henfalde ved udsendelse af foton med energi<br />

1<br />

2 v Eν m c =<br />

2<br />

Forventet masse => X-ray fotoner ved henfald


Lede efter foton-henfald fra sterile neutrinoer<br />

X-observationer af tunge<br />

”klumper” af mørkt <strong>stof</strong>:<br />

Mælkevejens halo<br />

Nære galakser<br />

Nære galaksehobe<br />

Optimering af<br />

forventet signal fra mørkt <strong>stof</strong>/<br />

signal fra lysende <strong>stof</strong>


Sterile neutrinoer i Mælkevejen?<br />

Chandra obs. ud gennem Mælkevejens halo


Øvre grænse for henfaldsrater for sterile neutrinoer<br />

Ikke tilladt område<br />

Tilladt område


Nedre grænse på levetid for sterile neutrinoer


Tilladt masse for sterile neutrinoer


Næste skridt<br />

Kombinere forskellige metoder til at måle fordelingen<br />

af mørkt <strong>stof</strong> i galakser <strong>og</strong> galaksehobe:<br />

X-rays, gravitational linseeffekt, virial teoremet<br />

Kombinere astrofysik <strong>og</strong> partikelfysik:<br />

Teste andre kandidater til mørkt <strong>stof</strong> (X-ray, gamma-<br />

ray,…)<br />

Symbiose mellem ”det største” (Universet) <strong>og</strong> ”det mindste”<br />

(elementarpatikelfysik)

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!