Radharc ilchodach den réaltra iontach Centaurus A, an réaltra gníomhach is gaire do Bhealach na Bó Finne. Tomhaiseadh 16 réaltra satailíte timpeall an réaltra seo, agus dealraíonn sé go luíonn 14 acu in eitleán comh-rothlach, ag sárú ionchas naive insamhaltaí ábhar dorcha fuar. Creidmheas íomhá: ESO / WFI (Optúil); MPIfR / ESO / APEX / A.Weiss et al. (Submillimetre); NASA / CXC / CfA / R.Kraft et al. (X-gha).

Tá Réaltraí Satailíte ina gcónaí san eitleán céanna mar a n-óstach, ag tuar tuartha ábhar dorcha

Ach an fadhb í seo don teoiric i ndáiríre? Nó an fisic í chun an tarrthála?

Tá ábhar dorcha ar cheann de na smaointe is cumhachtaí, ach fós ar cheann de na smaointe is conspóidí, atá le teacht i bhfisic an lae inniu. Feicimid fianaise dhosháraithe nach féidir leis an ngnáthábhar atá i láthair sa Cruinne, atá comhdhéanta de phrótóin, neodróin agus leictreoin, an tsraith iomlán éifeachtaí imtharraingthe a mhíniú leo féin. Nuair a chuirtear foinse breise maise le hairíonna áirithe, ie, ábhar dorcha, tá tuartha na himtharraingthe ar fad beagnach ar aon dul leis an méid a fheicimid. Ceann de na tuartha atá ag ábhar dorcha ná gur chóir go mbeadh réaltraí beaga, dumha, satailíte i Haló mór timpeall ar réaltraí móra. Ach timpeall Bhealach na Bó Finne, Andraiméide, agus Centaurus A anois, níl siad ina gcónaí i Haló, ach i ndiosca. Éilíonn na taighdeoirí atá ag déanamh an staidéir is déanaí gur dúshlán mór é seo don phictiúr caighdeánach de chosmeolaíocht ábhar dorcha fuar (CDM). Ach an ea, i ndáiríre? Teastaíonn léargas domhain chun a fháil amach.

Nochtann sracfhéachaint mionsonraithe ar na Cruinne go bhfuil sé déanta as ábhar agus ní frithmhéadair, go bhfuil gá le hábhar dorcha agus fuinneamh dorcha, agus nach eol dúinn bunús aon cheann de na rúndiamhair seo. Creidmheas íomhá: Chris Blake agus Sam Moorfield.

Aon uair a bhíonn teoiric agat atá simplí, simplí, réitíonn sé a lán fadhbanna, ach nach féidir a thuar bunúsach a bhrath go hindíreach, tá sé de cheangal go mbeidh daoine sóirt ann. Míníonn boilsciú cosmaí, mar shampla, bunús ár Cruinne, ach ní féidir ach a éifeachtaí fágtha a fheiceáil inniu. Míníonn fuinneamh dorcha leathnú luathaithe na Cruinne go foirfe, ach níl aon bhealach ar eolas chun a bhunchúis a iniúchadh. Agus míníonn ábhar dorcha, go frustrach, sraith iomlán breathnuithe cosmeolaíochta, ó dhinimic réaltraí aonair go dtí an gréasán cosmaí ar scála mór go dtí na luaineachtaí i nglow fágtha an Big Bang. Ach níor aimsigh aon duine cáithnín ábhair dhorcha go díreach riamh. Is féidir a mhaíomh nach bhfuil aon duine gar fiú. Fós féin, ní chiallaíonn sin nach bhfuil ábhar dorcha fíor; ciallaíonn sé go gcaithfimid a bheith thar a bheith cúramach inár n-anailísí.

De réir samhlacha agus insamhaltaí, ba chóir go mbeadh gach réaltra leabaithe i halos ábhar dorcha, a bhfuil a ndlúis buaic ag na hionaid réaltracha. Mar sin féin, táthar ag súil go mbeidh líon mór de chnuasaigh fo-Halo i láthair, ag cur réaltraí beaga i bhfolach taobh istigh. Ba chóir go mbeadh a ndáileadh cosúil le Haló, ní cosúil le diosca. Creidmheas íomhá: NASA, ESA, agus T. Brown agus J. Tumlinson (STScI).

Is fíor-fhadhb í fadhb an réaltra satailíte, ós rud é go bhfuil go leor fisice casta i gceist. Nuair a bhíonn insamhalta ábhar dorcha á rith agat, is gné uilíoch í, le himeacht ama, a thógann tú halos móra d’ábhar dorcha a chumasc le chéile, a fhreagraíonn do na réaltraí móra bíseach agus éilipseacha atá ar eolas againn inniu. Ach timpeall orthu tá fo-halos níos lú, atá le feiceáil, in insamhaltaí, ag gach treoshuíomh timpeall an réaltra níos mó. Go praiticiúil, áfach, taispeántar na réaltraí beaga satailíte a fheicimid i bplána: an fith-eitleán céanna a bhfuil diosca an phríomh-réaltra le fáil ann.

Taispeánann na réaltraí dwarf atá le fáil i bhfithis timpeall an réaltra Centaurus A treoshuíomh soiléir in eitleán an réaltra, dúshlán do theoiricí CDM a mhíniú. Creidmheas íomhá: O. Muller et al., Eolaíocht 359, 6375 (2018).

Thairis sin, cé go bhfuiltear ag súil go mbeidh gluaiseachtaí randamacha sna réaltraí dumhacha seo, taispeánann an méid a bhreathnaímid fianaise shuntasach go bhfuil na satailítí seo ag comh-rothlú leis an bpríomh réaltra féin. Fuarthas é seo ar dtús do Bhealach na Bó Finne agus Andraiméide, agus tugann taighde nua le fios go bhfuil sé seo fíor i gcás Centaurus A freisin, agus dealraíonn sé go bhfuil 14 de na 16 réaltra satailíte a aimsíodh ag comh-rothlú in éineacht leis an réaltra lárnach.

Tá rud éigin i bhfolach na halos seo, tá rud éigin cearr leis na insamhaltaí, nó ní thugann ábhar dorcha cuntas iomlán ar rud éigin. Breathnaímid ar gach ceann de na féidearthachtaí.

Níl ach timpeall is 1000 réalta i láthair ina iomláine de réaltraí dumha Segue 1 agus Segue 3, a bhfuil mais imtharraingthe 600,000 Gréine acu. Tá na réaltaí atá mar an satailíte dwarf Segue 1 timpeall anseo. Creidmheas íomhá: Marla Geha agus Keck Observatories.

1.) Tá na halos seo fíor, ach tá na satailítí dwarf lasmuigh den diosca ró-deacair a fheiceáil. Is fadhb fhada í an fhadhb satailíte atá in easnamh sa chosmeolaíocht, mar gur léirigh insamhaltaí de CDM i bhfad níos mó réaltraí dwarf timpeall réaltraí móra ná mar a fuaireamar amach. Le déanaí, fuarthas líon suntasach de réaltraí dwarf ultra-faint, in aice láimhe den chuid is mó. Tá siad níos laige ná fiú na braislí réalta oscailte atá le fáil ar Bhealach na Bó Finne, agus níl ach na céadta réalta ag go leor acu, in ainneoin maiseanna ábhair dhorcha sna céadta mílte maiseanna gréine. Mar sin féin, ní mhíníonn sé seo an fhadhb treoshuímh go hiomlán, mar is cosúil go bhfuil an t-eitleán fíor.

Ina theannta sin, níor cheart go mbeadh feidhm ag an argóint go mbeadh na dumhcha seo i bhfolach ach maidir le Bealach na Bó Finne, ós rud é nach mbeidh ach a eitleán doiléir satailítí. Is cosúil go bhfágann breathnóireacht ar shatailítí Centaurus A agus Andraiméide é seo chun sosa. Tá argóintí ann maidir le cibé an bhfuil gach ceann de na plánaí breathnaithe seasmhach go dinimiciúil thar scálaí ama fada, ach is cosúil nach féidir leis na dumhcha beaga atá in easnamh an t-ailíniú planar gan choinne a mhíniú.

Teilgean ar mhórscála tríd an toirt Illustris ag z = 0, dírithe ar an mbraisle is ollmhór, 15 Mpc / h domhain. Taispeánann sé dlús ábhar dorcha (ar chlé) ag aistriú go dlús gáis (ar dheis). Ní féidir struchtúr mórscála na Cruinne a mhíniú gan ábhar dorcha, cé go bhfuil go leor iarrachtaí domhantarraingthe modhnaithe ann. Is minic a chruthaíonn struchtúir ar scála níos lú fadhbanna, áfach, le haghaidh insamhaltaí ábhair dhorcha. Creidmheas íomhá: Comhoibriú Illustris / Insamhladh Illustris.

2.) Tá na insamhaltaí a thuar dáileadh satailíte cosúil le Haló lochtach. Is míniú féideartha é seo ar chóir a bheith dáiríre. Tá líon an-mhór próiseas ag teacht chun cinn in éabhlóid réaltrach, lena n-áirítear cumaisc réaltraí níos lú chun na cinn níos mó a thógáil suas, ábhar infalling ar na réaltraí sin, agus sreafaí an ábhair dorcha agus gnáth feadh filiméid chosmaí. Is eol go bhfeidhmeoidh na filiméid seo mar chineál mhórbhealaigh réaltrach, ag tonnadh réaltraí beaga ar na cinn níos mó le billiúin bliain. Ina theannta sin, tá éifeachtaí aiseolais ann ó fhoirmiú réalta, agus d’fhéadfadh ról a bheith ag idirghníomhú gáis, plasma agus radaíochta nach bhfuil cuntas maith air in insamhaltaí caighdeánacha CDM. B’fhéidir nach gné chineálach é an dáileadh cosúil le Haló, tar éis an tsaoil, nuair a thugtar cuntas ar na héifeachtaí fisiciúla eile seo go léir.

Mar a fheictear i solas infheicthe, is cosúil leis an réaltra Centaurus A meascán de réaltra faoi cheannas diosca agus éilipseach. Tugann breathnuithe na satailítí a fhithisíonn air, áfach, dúshlán an mhínithe traidisiúnta CDM, is cuma cén chaoi a sliseálann tú é. Creidmheas íomhá: Christian Wolf & Foireann SkyMapper / Ollscoil Náisiúnta na hAstráile.

3.) Tá rud éigin cearr leis an smaoineamh an-dorcha ar ábhar dorcha. Tá díospóireacht mhór ann, áfach, faoi thábhacht choibhneasta na n-éifeachtaí fisiciúla a liostaítear thuas. Mar a thugann údair an pháipéir nua faoi deara iad féin: “Cé go bhfaighimid amach nach dócha go dtarlóidh cinéitic na satailítí [Centaurus] A de sheans, ní cheadaíonn sé sin dúinn láithreach conclúidí a dhéanamh maidir lena chomhaontú le tuartha ó [ábhar dorcha fuar cosmeolaíocht. " Ní mhainníonn na insamhaltaí is nua-aimseartha an méid a bhreathnaítear timpeall ar réaltraí mar Centaurus A, Bealach na Bó Finne, agus Andraiméide a atáirgeadh, agus dearbhaíonn údair an pháipéir reatha gur fearr leis an teannas seo, mar sin, rogha eile seachas míniú an ábhair dhorcha. Is féidir go soiléir, mar a mhol na húdair, go n-eascraíonn na satailítí seo as mór-chumasc stairiúil idir dhá réaltra ar mhéid inchomórtais. Is féidearthacht an-díospóireachta, ach suimiúil é seo.

Tá cumaisc Réaltra coitianta, agus de réir mar a théann an t-am ar aghaidh, cumascfaidh na réaltraí uile atá faoi cheangal imtharraingthe i ngrúpaí agus i mbraislí i réaltra aonair i gcroílár gach struchtúir faoi cheangal. Nuair a tharlaíonn mór-chumaisc, is minic a bhíonn an toradh éilipseach ollmhór, ach níl aon duine cinnte cad a tharlaíonn chomh fada agus a théann réaltraí satailíte dwarf. Creidmheas íomhá: A. Gai-Yam / Weizmann Inst. Eolaíochta / ESA / NASA.

Tá roinnt fianaise ag gach peirspictíocht chun tacú leis, ach is léir nach é an rud a thugann an Cruinne dúinn ná tuar dáileadh halo cosúil le gach satailít ach na cinn is lú. Maidir le trí réaltra mhóra, anois - Bealach na Bó Finne, Andraiméide, agus Centaurus A - is cosúil go léiríonn na fíricí breathnóireachta go bhfuil réaltraí satailíte dwarf le feiceáil in eitleán timpeall ar na cinn mhóra sin. Ina theannta sin, tá fianaise le tuiscint ann go bhfuil na réaltraí dwarf seo ag gluaiseacht i dteannta le rothlú an réaltra mhóir. Mar sin féin, nuair a fhéachann tú ar an Cruinne in aice láimhe, tá fachtóir tábhachtach le himirt: tá sreafaí áitiúla ábhair, idir ghnáth agus dorcha, ar na réaltraí sin freisin. Má tá treoir fhabhrach ann maidir leis an gcaoi a dtagann ábhar faoi na réaltraí sin, ba cheart go mbeadh treoir fhabhrach ann do na satailítí dwarf a thagann faoi cheangal orthu.

Taispeánann an figiúr sruth reatha na réaltraí - an sreabhadh feadh an ardbhealaigh chosmaigh agus ar an droichead go Mhaighdean, sa réigiún timpeall ar Bhealach na Bó Finne, Andraiméide agus Centaurus A. Creidmheas íomhá: 'Planes of Satellite Galaxies and the Cosmic Web , ‘Noam Libeskind et al., 2015.

In 2015, fuair foireann faoi stiúir Noam Libeskind an éifeacht bheacht seo. “Is é seo an chéad uair a bhfuaireamar fíorú breathnóireachta go bhfuil sárbhealaí móra filiméid ag díriú réaltraí dwarf ar fud na gcosmas feadh droichid iontacha d’ábhar dorcha,” a dúirt Libeskind ag an am. Anois, beagnach trí bliana ina dhiaidh sin, dearbhaítear an pictiúr le sonraí níos fearr ar chruinneas níos mó fós. Níl aon chomharthaí breise ann go bhfuil ábhar dorcha níos dóchúla nó níos lú ná mar a bhí sé roimhe seo ón staidéar nua seo. Mar sin féin, tá an fhoireann reatha seo níos amhrasaí faoi CDM ar an iomlán, agus tá siad níos claonta míniúcháin mhalartacha a lorg, mar shampla cumaisc mhóra, maidir le tionscnamh na satailítí eitleáin.

Ceithre bhraisle réaltraí imbhuailte, a thaispeánann an scaradh idir X-ghathanna (bándearg) agus imtharraingt (gorm), rud a léiríonn ábhar dorcha. Ar scálaí móra, tá CDM riachtanach, ach ar scálaí beaga, níl sé chomh rathúil leis féin agus is maith linn. Creidmheas íomhá: X-gha: NASA / CXC / UVic. / A.Mahdavi et al. Optúil / Lionsa: CFHT / UVic. / A. Mahdavi et al. (barr ar chlé); X-gha: NASA / CXC / UCDavis / W.Dawson et al .; Optúil: NASA / STScI / UCDavis / W.Dawson et al. (barr ar dheis); ESA / XMM-Newton / F. Gastaldello (INAF / IASF, Milano, an Iodáil) / CFHTLS (bun ar chlé); X-gha: NASA, ESA, CXC, M. Bradac (Ollscoil California, Santa Barbara), agus S. Allen (Ollscoil Stanford) (bun ar dheis).

In agallamh le coauthor staidéir Marcel Pawlowski ó Ollscoil California, Irvine, bhain sé an méid seo a leanas:

“Ar scálaí móra, tá ag éirí go hiontach le [CDM]. Sílim gur cheart dúinn, go ginearálta, éirí níos éagsúla inár gcur chuige. Ar an láimh eile, tá ag éirí go hiontach le dinimic ar scála beag a thuar. Tá lúcháir mhór orm faoi na féidearthachtaí a chomhcheanglaíonn éachtaí na beirte. Is féidearthacht spéisiúil amháin den sórt sin ábhar dorcha superfluid, a thugann rath mór ar ábhar dorcha duit, ach a atáirgeann éifeacht MOND ar scálaí beaga freisin. Sílim gur cheart dúinn na féidearthachtaí seo a spreagadh agus a imscrúdú tuilleadh. Ní dóigh liom gur cheart dúinn éirí as rud ar bith, ach is dóigh liom gur cheart don réimse na cineálacha cur chuige malartacha seo a shaothrú. "

Mar sin féin, díreach mar a fuair an fionnachtain go ndearnadh eilimintí troma i réaltaí, seachas na Cruinne luatha, an Big Bang a chur ó bhail, is féidir go bhfuil dhá dhearcadh iomaíocha ceart. B’fhéidir go sreabhann ábhar baryonic, réaltra a dhéanamh ar réaltraí trí na cosáin filiméid, go bhfuil CDM freagrach as struchtúr agus gnéithe mórscála na Cruinne, agus freisin go n-eascraíonn na satailítí dwarf seo as na mór-chumaisc iad féin, ní as na tuartha de CDM. Dá dtarlódh a leithéid, áfach, bheimis ag súil go hiomlán go mbeadh baryons i gceannas ar na réaltraí “splashback”, ní ar ábhar dorcha. Suimiúil go leor, léiríonn réaltraí dumha satailíte dwarf meascán: i gcásanna áirithe, aontaíonn na torthaí le tuar halos CDM, ach i gcásanna eile, is cosúil go ndéanann tuartha CDM rómheastachán ar mhais an ábhair dhorcha. Fágann samhail aontaithe, a chuimsíonn an tsraith iomlán breathnuithe, sinn fós.

Stills éagsúla ó insamhalta ar chumasc réaltraí Bhealach na Bó Finne agus réaltraí Andraiméide. Nuair a tharlaíonn cumasc mór mar seo, d’fhéadfadh sé a bheith i gceist go ndéantar cuid mhór de bhruscar a chiceáil, ag cruthú réaltraí satailíte a mbíonn gnáthábhar mar cheannas orthu. Creidmheas íomhá: NASA, ESA, Z. Levay, R. van der Marel, T. Hallas, agus A. Mellinger.

Cé atá ceart? De réir mar a éiríonn insamhaltaí níos fearr le dinimic bhreise a chur isteach mar idirghníomhaíochtaí ábhair dhorcha / radaíochta / gnáthábhair, aiseolas ar fhoirmiú réalta, éifeachtaí treoluas peculiar áitiúla agus níos mó, is fearr a mheaitseálann siad leis na breathnuithe, ach fós níl siad go foirfe agus go cinnte ní go huilíoch. Ar an láimh eile, tá na teipeanna céanna fós ag roghanna eile seachas ábhar dorcha agus iad ag iarraidh an gréasán cosmaí, cúlra na micreathonn cosmaí, nó dinimic na mbraislí réaltraí imbhuailte a atáirgeadh. Mar sin féin, tá sé tábhachtach intinn oscailte a choinneáil chomh fada agus a bhíonn an fhianaise maidir le gunnaí tobac do CDM ar iarraidh, agus cuimhnigh freisin gur bhfreagra é seo a d’fhéadfadh níos mó a rá faoi éabhlóid agus cumasc réaltraí ná mar a dhéanann sé faoi ábhar dorcha. Mar a deir Michael Boylan-Kolchin, “D’fhéadfadh tuiscint níos fearr a bheith ag na torthaí ar fhoirmiú réaltraí laistigh den tsamhail [ábhar dorcha fuar] nó brú chun na toimhdí bunúsacha a scriosadh.”

Mar gheall ar an tsraith iomlán dá éachtaí ar gach scála, tá ábhar dorcha le fanacht, de thuras na huaire ar a laghad. Mar sin féin, beidh foirmiú agus éabhlóid réaltraí, go háirithe ar scálaí níos lú agus níos lú, fós ina réimse gníomhach taighde le go leor puzail gan réiteach go ceann blianta.

Tá Starts With A Bang ar Forbes anois, agus athfhoilsithe ar Meán a bhuíochas lenár lucht tacaíochta Patreon. Tá dhá leabhar ag Ethan, Beyond The Galaxy, agus Treknology: The Science of Star Trek ó Tricorders go Warp Drive.