Amas de balles - Bullet Cluster
| Amas de balles | |
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 Photo aux rayons X par l'observatoire de rayons X Chandra . Le temps d'exposition était de 140 heures. L'échelle est affichée en méga parsecs . Redshift ( z ) = 0,3, ce qui signifie que sa lumière a des longueurs d'onde étirées d'un facteur de 1,3.
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| Données d'observation ( Époque J2000 ) | |
| Constellation (s) | Carina |
| Ascension droite | 06 h 58 m 37,9 s |
| Déclinaison | −55° 57′ 0″ |
| Nombre de galaxies | ~40 |
| Redshift | 0,296 |
| Distance ( co-déménagement ) |
1,141 Gpc (3,7 milliards d'années-lumière). |
| Température de l'ICM | 17,4 ± 2,5 keV |
| luminosité des rayons X | 1,4 ± 0,3 × 10 39 h 50 −2 joule/s ( bolométrique ) |
| Flux de rayons X | 5,6 ± 0,6 × 10 −19 watt/cm 2 (0,1–2,4 keV) |
| Autres désignations | |
| 1E 0657-56, 1E 0657-558 | |
L' amas de balles ( 1E 0657-56 ) se compose de deux amas de galaxies en collision . À proprement parler, le nom Bullet Cluster fait référence au plus petit sous-cluster, s'éloignant du plus grand. Il est à une distance radiale mobile de 1,141 Gpc (3,72 milliards d' années-lumière ).
Les études de lentilles gravitationnelles du Bullet Cluster sont censées fournir la meilleure preuve à ce jour de l'existence de la matière noire .
Les observations d'autres collisions d'amas de galaxies , telles que MACS J0025.4-1222 , soutiennent également l'existence de la matière noire.
Aperçu
Les principaux composants de la paire d'amas ( étoiles , gaz et matière noire putative) se comportent différemment pendant la collision, ce qui permet de les étudier séparément. Les étoiles des galaxies, observables en lumière visible , n'ont pas été très affectées par la collision, et la plupart sont passées à travers, ralenties gravitationnellement mais pas autrement altérées. Le gaz chaud des deux composants en collision, vu dans les rayons X , représente la majeure partie de la matière baryonique , ou "ordinaire", dans la paire d'amas. Les gaz interagissent électromagnétiquement, ce qui fait que les gaz des deux amas ralentissent beaucoup plus que les étoiles. Le troisième composant, la matière noire, a été détecté indirectement par la lentille gravitationnelle des objets d'arrière-plan. Dans les théories sans matière noire, telles que la dynamique newtonienne modifiée (MOND), la lentille devrait suivre la matière baryonique ; c'est-à-dire le gaz à rayons X. Cependant, la lentille est la plus forte dans deux régions séparées proches (peut-être coïncidant avec) les galaxies visibles. Cela soutient l'idée que la majeure partie de la gravitation dans la paire d'amas se présente sous la forme de deux régions de matière noire, qui ont contourné les régions gazeuses lors de la collision. Cela concorde avec les prédictions de la matière noire en interaction uniquement gravitationnelle, autre que faiblement.
L'amas de balles est l'un des amas de galaxies les plus chauds connus . Il fournit une contrainte observable pour les modèles cosmologiques, qui peuvent diverger à des températures au-delà de leur température critique d'amas prédite. Observé depuis la Terre , le sous-amas a traversé le centre de l'amas il y a 150 millions d'années, créant une " onde de choc en forme d'arc située près du côté droit de l'amas" formée comme "70 millions de kelvin de gaz dans le sous-amas labouré à travers 100 millions de kelvin gaz dans le cluster principal à une vitesse d'environ 10 millions de km/h (6 millions de miles par heure)". La sortie de rayonnement de choc d'arc est équivalente à l'énergie de 10 quasars typiques .
Importance pour la matière noire
Le Bullet Cluster fournit les meilleures preuves actuelles de la nature de la matière noire et fournit "des preuves contre certaines des versions les plus populaires de la dynamique newtonienne modifiée (MOND)" appliquée aux grands amas galactiques. Lors d' une signification statistique de 8 σ , on a constaté que le décalage spatial du centre de la masse totale du centre des pics de masse baryonique ne peut pas être expliquée par une modification de la loi de la force gravitationnelle seule.
Selon Greg Madejski :
Des résultats particulièrement convaincants ont été déduits des observations de Chandra du « groupe de balles » (1E0657-56 ; Fig. 2) par Markevitch et al. (2004) et Clowe et al. (2004). Ces auteurs rapportent que l'amas subit une fusion à grande vitesse (environ 4 500 km/s), évidente d'après la distribution spatiale du gaz chaud émettant des rayons X, mais ce gaz est en retard par rapport aux galaxies du sous - amas. De plus, l'amas de matière noire, révélé par la carte de lentilles faibles, coïncide avec les galaxies sans collision, mais se situe en avant du gaz de collision. Ceci - et d'autres observations similaires - permettent de bonnes limites sur la section efficace de l'auto-interaction de la matière noire.
Selon Eric Hayashi :
La vitesse du sous-groupe de balles n'est pas exceptionnellement élevée pour une sous-structure de groupe et peut être adaptée à la cosmologie du modèle Lambda-CDM actuellement privilégiée . »
Une étude de 2010 a conclu que les vitesses de collision telles qu'elles sont actuellement mesurées sont "incompatibles avec la prédiction d'un modèle LCDM". Cependant, des travaux ultérieurs ont révélé que la collision était cohérente avec les simulations LCDM, l'écart précédent résultant de petites simulations et de la méthodologie d'identification des paires. Des travaux antérieurs affirmant que le Bullet Cluster était incompatible avec la cosmologie standard étaient basés sur une estimation erronée de la vitesse de chute basée sur la vitesse du choc dans le gaz émetteur de rayons X. Sur la base de l'analyse du choc provoqué par la fusion, il a été récemment avancé qu'une vitesse de fusion inférieure à ~ 3 950 km/s est cohérente avec l' effet Sunyaev-Zeldovich et les données de rayons X, à condition que l'équilibration de l'électron et de l'ion en aval les températures ne sont pas instantanées.
Interprétations alternatives
Mordehai Milgrom , l'auteur original de la dynamique newtonienne modifiée , a publié une réfutation en ligne des affirmations selon lesquelles le Bullet Cluster prouve l'existence de la matière noire.
Une autre étude de 2006 met en garde contre « les interprétations simples de l'analyse de la lentille faible dans l'amas de balles », laissant ouverte que même dans le cas non symétrique de l'amas de balles, MOND, ou plutôt sa version relativiste TeVeS ( tenseur-vecteur gravité scalaire ), pourrait expliquer la lentille gravitationnelle observée.
Voir également
- Abell 520 - un amas de galaxies similaire dont la matière sombre et lumineuse peut avoir été séparée lors d'une collision majeure
- NGC 1052-DF2
- Liste des groupes et amas de galaxies
Les références
Lectures complémentaires
- Clow, Douglas ; Bradac, Maruša; Gonzalez, Anthony H. ; Markevitch, Maxime ; Randall, Scott W.; Jones, Christine; Zaritsky, Dennis (2006). « Une preuve empirique directe de l'existence de la matière noire ». Le Journal d'Astrophysique . 648 (2) : L109–L113. arXiv : astro-ph/0608407 . Bibcode : 2006ApJ ... 648L.109C . doi : 10.1086/508162 . S2CID 2897407 .
- Bradac, Maruša; Clow, Douglas ; Gonzalez, Anthony H. ; Marshall, Phil ; Forman, Guillaume ; Jones, Christine; Markevitch, Maxime ; Randall, Scott ; Schrabback, Tim; Zaritsky, Dennis (2006). "Fort et Faible Lensing United. III. Mesure de la distribution de masse de l'amas de galaxies fusionnant 1ES 0657-558". Le Journal d'Astrophysique . 652 (2) : 937-947. arXiv : astro-ph/0608408 . Bibcode : 2006ApJ ... 652..937B . doi : 10.1086/508601 . S2CID 119388532 .
- Angus, GW ; Famaey, B. ; Zhao, HS (2006). « MOND peut-il prendre une balle ? Comparaisons analytiques de trois versions de MOND au-delà de la symétrie sphérique ». Avis mensuels de la Royal Astronomical Society . 371 (1) : 138-146. arXiv : astro-ph/0606216 . Bibcode : 2006MNRAS.371..138A . doi : 10.1111/j.1365-2966.2006.10668.x . S2CID 15025801 .
- Angus, Garry W.; Shan, Huan Yuan; Zhao, HongSheng ; Famaey, Benoit (2006). « Sur la preuve de la matière noire, la loi de la gravité et la masse des neutrinos ». Le Journal d'Astrophysique . 654 : L13–L16. arXiv : astro-ph/0609125 . doi : 10.1086/510738 . S2CID 17977472 .
- Brownstein, JR; Moffat, JW (2007). "La preuve de l'amas de balles 1E0657-558 montre une gravité modifiée en l'absence de matière noire". Avis mensuels de la Royal Astronomical Society . 382 (1) : 29-47. arXiv : astro-ph/0702146 . Bibcode : 2007MNRAS.382 ... 29B . doi : 10.1111/j.1365-2966.2007.12275.x . S2CID 119084968 .
- CXO: Bedeviling Devil's Advocate Cosmology (The Chandra Chronicles) 21 août 2006
- CXO : 1E 0657-56 : la NASA trouve une preuve directe de la matière noire Image combinée de rayons X, visuel et DM
- Animation de Harvard de la collision montrant comment la matière noire et la matière normale se séparent.
- Harvard Harvard Symposium : Markevitch PDF 36 images en couleurs et diapositives de texte modélisant l'existence de la matière noire à partir de données de cluster Bullet
- NASA : La NASA trouve une preuve directe de la matière noire (Communiqué de presse de la NASA 06-096) 21 août 2006
- Scientific American Scientific American article SCIENCE NEWS 22 août 2006 Colliding Clusters Shed Light on Dark Matter qui comprend un film d'une simulation de la collision
