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
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)