Uma equipa de investigação a partir de dois grandes levantamentos astronomia grandes relatórios que os cientistas detectaram o movimento dos aglomerados de galáxias distantes através da cinemática Sunyaev-Zel'dovich efeito (ksz), que nunca antes foi visto. Proposto pela primeira vez em 1972 pelo russo físicosRashid Sunyaev e Zel'dovich Yakov , os resultados efeito ksz quando o gás quente em aglomerados de galáxias distorce a radiação cósmica de fundo de radiação, que é o brilho do calor remanescente do Big Bang, que enche o nosso universo. Radiação que passa através de um aglomerado de galáxias movendo em direção a Terra parece mais quente por alguns milionésimos de um grau, enquanto a radiação passando por um cluster se afastando aparece um pouco mais frias.
Pedro Ferreira, professor de astrofísica da Universidade de Oxford, chama o papel de um "belo trabalho" que nitidamente demonstra um método preciso para o estudo da evolução do universo e da distribuição de matéria no mesmo. Ferreira não teve nenhum papel na pesquisa, mas é familiarizado com ele. "Esta é a primeira vez que o efeito tenha sido inequivocamente KSZ detectado, o que em si mesmo é um resultado muito importante", diz Ferreira. "Ao sondar como as galáxias e aglomerados de galáxias se movimentar no universo, o efeito está diretamente ksz sondagem como os objetos se reúnem e evoluem no universo", diz ele. "Portanto, é extremamente dependente da matéria escura e energia escura. Você pode então pensar no efeito ksz como uma janela completamente nova sobre a estrutura em larga escala do universo . "
Agora que foi detectado, o efeito ksz pode vir a ser uma ferramenta excepcional para medir a velocidade de objetos no universo distante, o relatório dos investigadores. Ele poderia dar uma ideia da intensidade das forças gravitacionais que puxam em aglomerados de galáxias e outros corpos.
Entre essas forças estão a ainda hipotética questão de energia e muito escuro, que são pensados para impulsionar a expansão do universo e os movimentos das galáxias. Além disso, a intensidade do sinal do efeito KSZ depende da distribuição dos electrões e em torno de galáxias. Como resultado, o efeito também pode ser utilizado para rastrear a localização dos átomos no universo próximo, o que pode revelar como galáxias se formam.
Os benefícios do tronco efeito ksz de uma capacidade única para identificar a velocidade, diz Mão, um 2011 pós-graduação de Princeton que é agora um estudante graduado em astronomia na Universidade da Califórnia-Berkeley. Os pesquisadores detectaram o movimento dos aglomerados de galáxias que são vários bilhões de anos-luz de distância que se deslocam a velocidades de até 600 quilômetros (372 milhas) por segundo.
"Os métodos tradicionais de medição de velocidades requerem medições de distâncias muito precisas, o que é difícil. Assim, estes métodos são mais úteis quando os objetos estão mais perto da Terra ", diz Mão.
"Uma das principais vantagens do efeito ksz é que sua magnitude é independente da distância de um aglomerado de galáxias de partir de nós, para que possamos medir a velocidade do movimento de um objeto em direção ou para longe da Terra a distâncias muito maiores do que podemos agora," Hand diz. "No futuro, pode fornecer uma verificação adicional estatística que é independente dos nossos outros métodos de medição de parâmetros cosmológicos e entender como o universo se forma em uma escala maior."
Para encontrar o efeito ksz, os pesquisadores combinaram e analisaram os dados dos projectos ACT e BOSS.O efeito KSZ é tão pequena que não é visível a partir da interacção com um aglomerado de galáxias indivíduo com radiação cósmica de fundo (CMB), mas pode ser detectada através da recolha de sinais a partir de vários grupos, os investigadores descobriram.
ACT é um design personalizado telescópio de 6 metros no Chile construída para produzir um mapa detalhado da CMB usando freqüências de microondas. A colaboração ACT envolve uma dezena de universidades com contribuições importantes de Princeton e da Universidade da Pensilvânia, e inclui a tecnologia de detector importante da NASA Goddard Space Flight Center, o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia, e da Universidade de British Columbia.
BOSS, uma pesquisa de luz visível baseado no Apache Point Observatory , no Novo México, conquistou espectros de milhares de galáxias e quasares luminosos para melhorar a compreensão da estrutura em larga escala do universo. BOSS é uma parte do Sloan Digital Sky Survey III, a terceira fase do projeto de astronomia mais produtivo da história, e um esforço conjunto entre as 27 universidades e instituições de todo o mundo.
Para o projeto atual, pesquisadores da ACT compilou um catálogo de 27.291 galáxias luminosas de BOSS que apareceram na mesma região do céu mapeado pela ACT entre 2008 e 2010. Como cada galáxia provavelmente reside num aglomerado de galáxias, as suas posições foram utilizadas para determinar as localizações de conjuntos que distorcem a radiação CMB , que foi detectada por ACT.
Mão usou os 7.500 galáxias mais brilhantes a partir dos dados BOSS para descobrir o sinal ksz previsto produzido como aglomerados de galáxias interagem com a radiação CMB. ACT colaborador Arthur Kosowsky, professor associado de física e astronomia da Universidade de Pittsburgh, sugeriu uma média matemática específica que reflete a ligeira tendência de pares de aglomerados de galáxias a se mover para o outro devido à sua atração gravitacional mútua, o que fez o efeito ksz mais evidente nos dados.
A sobreposição dos dados dos dois projetos foi essencial, pois a amplitude do sinal do efeito ksz é tão pequena, diz o colaborador ACT David Spergel , professor e presidente do departamento de ciências astrofísicos da Universidade de Princeton, bem como conselheiro mão da tese sênior. Pela média de mapas CMB do ato com milhares de locais de galáxias BOSS, o sinal ksz ficou mais forte em comparação aos sinais independentes e erros de medição, Spergel diz.
"O sinal ksz é pequeno porque as chances de um microondas bater um elétron ao passar por um aglomerado de galáxias são baixos, ea mudança na energia de microondas a partir deste colisão é pequena", diz Spergel."Incluindo vários milhares de galáxias no conjunto de dados menor distorção e ficamos com um sinal forte."
Na verdade, se analisados separadamente, nem a ACT nem os dados BOSS teria revelado o efeito ksz, Kosowsky diz. "Este resultado é um grande exemplo de uma importante descoberta científica contando com os dados ricos de mais de uma pesquisa astronomia grande", diz ele. "Os pesquisadores das colaborações ACT e BOSS não tinha isso em mente quando eles projetaram seus experimentos."
O documento foi iniciado na Universidade de Princeton por chumbo Mão autor Nick. Cinqüenta e oito colaboradores da Cosmologia Atacama Telescope (ACT) e da Pesquisa de Oscilação Baryon espectroscópica(BOSS) projetos são listados como co-autores. O documento foi apresentado aos revista Physical Review Letters.
A imagem no topo da página é uma imagem colorida composta do aglomerado de galáxias RDCS 1.252,9-2.927 mostra a luz de raios X (roxo) de 70 milhões de graus Celsius de gás no cluster, eo amarelo óptico (vermelho, e verde) a luz das galáxias no aglomerado. De raios-X Chandra dados eo XMM-Newton Observatory mostra que este cluster foi totalmente formados mais de 8 bilhões de anos atrás, e tem uma massa de pelo menos 200 trilhões de vezes que do sol.
A uma distância de 8,5 bilhões de anos luz, é o aglomerado mais massivo já observada em um estágio inicial na evolução do universe.Even embora o cluster é visto como era apenas a 5 bilhões de anos após o Big Bang, que tem um abundância de elementos tais como o silício, o enxofre e ferro semelhante à de aglomerados observados em épocas mais recentes. O gás cluster deve ter sido enriquecida por elementos pesados sintetizados nas estrelas e, finalmente, expulso das galáxias. As abundâncias relativas desses elementos pesados são indicadores da história de formação de estrelas das galáxias. As observações de RDCS 1.252,9-2927 são consistentes com a teoria de que a maioria dos elementos pesados foram produzidos por estrelas massivas cerca de 11 mil milhões de anos.
O Galaxy Diário via Princeton University
Crédito da imagem: Crédito: X-ray: NASA / CXC / ESO / P.Rosati et al; óptica:. ESO / VLT / P.Rosati et al.
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