アンドロメダ銀河の球状星団の恒星の動きを見て暗黒物質塊を見つけようとしているナンシー グレース ローマン宇宙望遠鏡。証拠はまだ出てません。以前は楕円銀河の回転の速さから暗黒物質の存在が予想されてたんですが、現在はもっと細かいところから証拠を見つけようとしている。以下、機械翻訳。
NASAのナンシー グレース ローマン宇宙望遠鏡、暗黒物質塊の兆候を探る
クレア・ブロム
宇宙望遠鏡科学研究所
2024年 1月 17日
記事
イラストです。 アンドロメダ銀河を表す楕円形の円盤は、左下と右上を指して斜めになっており、画面の約 3分の1 を占めています。 その核は最も明るい白色に見え、わずかに明るさの低い白色で、数本の茶色の線が走っている薄い楕円形で囲まれています。 その端には星を表す小さな青い点がたくさんあります。 球状星団の流れを表す不規則な形の線がいくつか存在します。 左上に薄い青い円弧があります。 その右側には、銀河の長さの半分にも満たない、やや幅広の大きな白い線があります。 この直線はギャップを持ち、その後、荒い三角形で続きます。 銀河の青い星で満たされた領域の左下近くには、弧のように見える別のストリーマーがあります。 右側にも隙間があります。 銀河の右側のすぐ下に、より不規則でかなり薄暗い青い線が現れています。 背景は黒です。
場合によっては、大規模な銀河を周回する球状星団から星が剥ぎ取られることがあります。 研究者らは、私たちの天の川銀河内にいくつかの実例を特定しており、これらのループ状の蔓の間に隙間があることも発見しました。 それらのギャップは何が原因で生じたのでしょうか? 可能性の 1 つは、暗黒物質として知られる物質です。 ナンシー・グレース・ローマン宇宙望遠鏡の打ち上げに続き、天文学者たちはその広大な高精細画像を利用して、近くの銀河でさらに多くの潮流と、それに伴うギャップの可能性を初めて発見することになる。 主要な候補は、上の図に示されている、私たちの隣人であるアンドロメダ銀河です。 間もなく、研究者たちはアンドロメダの潮流を特定できるだけでなく、ローマンの優れた解像度を利用して、この神秘的な物質のより多くの特性を正確に特定できるようになるかもしれません。
クレジット: NASA、ジョセフ・オルムステッド (STScI)
宇宙の最も微細で最も小さな細部、つまり細長い星のグループの間の隙間は、天文学者がこれまで以上に詳細に暗黒物質を解明するのに間もなく役立つかもしれません。 NASA のナンシー グレース ローマン宇宙望遠鏡が打ち上げられた後、2027年 5月までに、研究者らはその画像を使用して、球状星団から引き出された星のループ状の蔓の間に何が存在するかを調査する予定です。 具体的には、隣接するアンドロメダ銀河を周回する球状星団からの潮流に焦点を当てます。 彼らの目的は、これらの潮流のより多くの例を正確に特定し、星間の隙間を調べ、理想的には暗黒物質の具体的な特性を決定することです。
球状星団の流れは、宇宙をはためくリボンのようなもので、軌道に沿って発生した球状星団を先導したり、後続したりします。 私たちの天の川銀河の長さは大きく異なります。 非常に短い恒星流は比較的若いですが、銀河を完全に包み込むものは宇宙とほぼ同じくらい古いものである可能性があります。 アンドロメダ銀河を完全に包み込む流れは、長さが 300,000 光年を超える可能性がありますが、幅は 3,000 光年未満である可能性があります。
Roman を使用することで、天文学者は初めて近くの銀河で球状星団の星の流れを探すことができるようになります。 ローマンの広視野装置には 18 個の検出器があり、ハッブル宇宙望遠鏡の近赤外線カメラの 200 倍のサイズの画像を、わずかに高い解像度で生成します。
「ローマンは、他の望遠鏡では不可能なアンドロメダ銀河の巨大なスナップショットを撮ることができるでしょう」と、このテーマに関する最近の論文の主著者であり、カリフォルニアのスタンフォード大学の博士研究員であるクリスチャン・アガンゼ氏は語った。 「私たちはまた、ローマンが星を個別に検出できるようになるだろうと予測しています。」
結果を想像してみてください。ローマンの広大で非常に詳細な画像により、研究者はアンドロメダの球状星団の流れの多くの例を簡単に識別できるようになります。 これまで、宇宙と地上で既存の望遠鏡を使用する天文学者は、天の川銀河内のわずかに少数の球状星団の流れを研究することに限定されてきました。
アンドロメダ銀河の写真。ぼんやりとした黄色の中心が、紫がかったほこりっぽい星の蔓に囲まれている。 銀河は星空の黒い背景に楕円形です。 銀河は、わずかに湾曲して 3 列に配置された 18 個の正方形で覆われています。 月は右上隅に表示され、「月の縮尺」というラベルが付いています。これは、正方形をすべて足した大きさとほぼ同じです。
近々開発予定のナンシー・グレース・ローマン宇宙望遠鏡の広視野装置の広大な設置面積は、そのカメラが単一の画像でどれだけの範囲を観測できるかを示しています。 (広視野装置には 18 個の正方形の検出器があります。) このフットプリント内には、シミュレートされたローマの画像があります。 背景は、デジタル化されたスカイ サーベイからのアンドロメダ銀河の主円盤の地上画像です。 NASA の月偵察オービターからの満月の写真が縮尺のために提供されています。 アンドロメダの直径は空で約 3 度ですが、月の直径は約 0.5 度です。 (実際には
、月はアンドロメダよりもはるかに小さいですが、はるかに近いということもあります。) Wide Field Instrument の設置面積は、1 回のショットで空の 0.28 平方度を捉えます。 アンドロメダは、大きさや構造が天の川銀河と似ている渦巻銀河ですが、より質量が大きいです。 地球から約250万光年の距離にあります。
クレジット: 画像: NASA、NASA-GSFC、ASU、Robert Gendler DSS; シミュレーション: NASA、STScI、Benjamin F. Williams (ワシントン大学)
暗黒物質は星の間にあるのか?
多くの人が粒子であると考えている暗黒物質は、光を発したり、反射したり、屈折したり、吸収したりしないため、まだ直接観察することはできません。 それが見えない場合、どうやってそれがそこにあることを知ることができるでしょうか? 「私たちは暗黒物質が銀河に及ぼす影響を確認しています」とアガンゼ氏は明言した。 「たとえば、銀河がどのように回転するかをモデル化する場合、その回転を説明するために余分な質量が必要になります。 暗黒物質がその失われた質量を提供する可能性がある。」
天の川銀河を含むすべての銀河は、暗黒物質のハローに囲まれています。 天文学者が暗黒物質の性質についてさらに詳しく収集するにつれて、銀河のハローには、モデルによって予測される多数の小さな暗黒物質のサブハローも含まれている可能性があるという証拠が見つかるかもしれません。 「これらのハローはおそらくほぼ球形ですが、その密度や大きさ、さらには存在するかどうかも現時点では不明です」と共著者でイリノイ州エバンストンのノースウェスタン大学研究助教授であるチツケ・スターケンバーグ氏は説明する。
Roman は検索を再定義します。 「私たちは暗黒物質が球状星団の流れと相互作用すると予想しています。 これらのサブハローが他の銀河にも存在する場合、暗黒物質によって引き起こされる可能性が高い球状星団の流れにギャップが見られると予測しています」とスターケンバーグ氏は続けた。 「これにより、どのような種類の暗黒物質ハローが存在するのか、その質量は何なのかなど、暗黒物質に関する新しい情報が得られるでしょう。」
アガンツェとシュタルケンブルグは、ローマンが近くの銀河内に必要なデータを効率的に提供し、所要時間は合計 1 時間のみであり、これらの観測は高緯度広域サーベイによって収集される可能性があると推定しています。
シュタルケンバーグ氏はまた、NASA のナンシー グレース ローマン宇宙望遠鏡研究および支援参加機会プログラムの資金提供対象として最近選ばれた別のプロジェクトへの貢献を通じて、この調査の基礎を築くのにも役立ちます。 「このチームは、より詳細な理論的枠組みを開発することで、球状星団がどのように星流を形成するかをモデル化する予定です」と彼女は説明した。 「私たちは引き続き、流れを形成する球状星団がどこで発生したのか、そしてこれらの流れがローマンで観測できるかどうかを予測していきます。」
Aganze は、現在、または近日中にオンラインになる他のプロジェクトにも興奮しています。 「欧州宇宙機関のユークリッドミッションはすでに宇宙の大規模構造の探査を開始しており、これは暗黒物質の役割についてさらに学ぶのに役立つだろう」と同氏は述べた。 「そして、ベラ・C・ルービン天文台も間もなく、同様の目標を掲げて夜空を繰り返しスキャンする予定です。 これらのミッションからのデータは、ロマンの準備中にシミュレーションを制限するのに非常に役立つでしょう。」
ナンシー・グレース・ローマン宇宙望遠鏡は、メリーランド州グリーンベルトにあるNASAのゴダード宇宙飛行センターで管理されており、NASAのジェット推進研究所と南カリフォルニアのカリフォルニア工科大学/IPAC、ボルチモアの宇宙望遠鏡科学研究所、およびさまざまな国の科学者からなる科学チームが参加しています。 研究機関。 主要な産業パートナーは、コロラド州ボルダーの Ball Aerospace and Technologies Corporation です。 L3Harris Technologies（フロリダ州メルボルン） カリフォルニア州サウザンドオークスの Teledyne Scientific & Imaging 社。
クレア・ブロム著
宇宙望遠鏡科学研究所、メリーランド州ボルチモア
NASAのナンシー グレース ローマン宇宙望遠鏡、暗黒物質塊の兆候を探る
クレア・ブロム
宇宙望遠鏡科学研究所
2024年 1月 17日
記事
イラストです。 アンドロメダ銀河を表す楕円形の円盤は、左下と右上を指して斜めになっており、画面の約 3分の1 を占めています。 その核は最も明るい白色に見え、わずかに明るさの低い白色で、数本の茶色の線が走っている薄い楕円形で囲まれています。 その端には星を表す小さな青い点がたくさんあります。 球状星団の流れを表す不規則な形の線がいくつか存在します。 左上に薄い青い円弧があります。 その右側には、銀河の長さの半分にも満たない、やや幅広の大きな白い線があります。 この直線はギャップを持ち、その後、荒い三角形で続きます。 銀河の青い星で満たされた領域の左下近くには、弧のように見える別のストリーマーがあります。 右側にも隙間があります。 銀河の右側のすぐ下に、より不規則でかなり薄暗い青い線が現れています。 背景は黒です。
場合によっては、大規模な銀河を周回する球状星団から星が剥ぎ取られることがあります。 研究者らは、私たちの天の川銀河内にいくつかの実例を特定しており、これらのループ状の蔓の間に隙間があることも発見しました。 それらのギャップは何が原因で生じたのでしょうか? 可能性の 1 つは、暗黒物質として知られる物質です。 ナンシー・グレース・ローマン宇宙望遠鏡の打ち上げに続き、天文学者たちはその広大な高精細画像を利用して、近くの銀河でさらに多くの潮流と、それに伴うギャップの可能性を初めて発見することになる。 主要な候補は、上の図に示されている、私たちの隣人であるアンドロメダ銀河です。 間もなく、研究者たちはアンドロメダの潮流を特定できるだけでなく、ローマンの優れた解像度を利用して、この神秘的な物質のより多くの特性を正確に特定できるようになるかもしれません。
クレジット: NASA、ジョセフ・オルムステッド (STScI)
宇宙の最も微細で最も小さな細部、つまり細長い星のグループの間の隙間は、天文学者がこれまで以上に詳細に暗黒物質を解明するのに間もなく役立つかもしれません。 NASA のナンシー グレース ローマン宇宙望遠鏡が打ち上げられた後、2027年 5月までに、研究者らはその画像を使用して、球状星団から引き出された星のループ状の蔓の間に何が存在するかを調査する予定です。 具体的には、隣接するアンドロメダ銀河を周回する球状星団からの潮流に焦点を当てます。 彼らの目的は、これらの潮流のより多くの例を正確に特定し、星間の隙間を調べ、理想的には暗黒物質の具体的な特性を決定することです。
球状星団の流れは、宇宙をはためくリボンのようなもので、軌道に沿って発生した球状星団を先導したり、後続したりします。 私たちの天の川銀河の長さは大きく異なります。 非常に短い恒星流は比較的若いですが、銀河を完全に包み込むものは宇宙とほぼ同じくらい古いものである可能性があります。 アンドロメダ銀河を完全に包み込む流れは、長さが 300,000 光年を超える可能性がありますが、幅は 3,000 光年未満である可能性があります。
Roman を使用することで、天文学者は初めて近くの銀河で球状星団の星の流れを探すことができるようになります。 ローマンの広視野装置には 18 個の検出器があり、ハッブル宇宙望遠鏡の近赤外線カメラの 200 倍のサイズの画像を、わずかに高い解像度で生成します。
「ローマンは、他の望遠鏡では不可能なアンドロメダ銀河の巨大なスナップショットを撮ることができるでしょう」と、このテーマに関する最近の論文の主著者であり、カリフォルニアのスタンフォード大学の博士研究員であるクリスチャン・アガンゼ氏は語った。 「私たちはまた、ローマンが星を個別に検出できるようになるだろうと予測しています。」
結果を想像してみてください。ローマンの広大で非常に詳細な画像により、研究者はアンドロメダの球状星団の流れの多くの例を簡単に識別できるようになります。 これまで、宇宙と地上で既存の望遠鏡を使用する天文学者は、天の川銀河内のわずかに少数の球状星団の流れを研究することに限定されてきました。
アンドロメダ銀河の写真。ぼんやりとした黄色の中心が、紫がかったほこりっぽい星の蔓に囲まれている。 銀河は星空の黒い背景に楕円形です。 銀河は、わずかに湾曲して 3 列に配置された 18 個の正方形で覆われています。 月は右上隅に表示され、「月の縮尺」というラベルが付いています。これは、正方形をすべて足した大きさとほぼ同じです。
近々開発予定のナンシー・グレース・ローマン宇宙望遠鏡の広視野装置の広大な設置面積は、そのカメラが単一の画像でどれだけの範囲を観測できるかを示しています。 (広視野装置には 18 個の正方形の検出器があります。) このフットプリント内には、シミュレートされたローマの画像があります。 背景は、デジタル化されたスカイ サーベイからのアンドロメダ銀河の主円盤の地上画像です。 NASA の月偵察オービターからの満月の写真が縮尺のために提供されています。 アンドロメダの直径は空で約 3 度ですが、月の直径は約 0.5 度です。 (実際には
、月はアンドロメダよりもはるかに小さいですが、はるかに近いということもあります。) Wide Field Instrument の設置面積は、1 回のショットで空の 0.28 平方度を捉えます。 アンドロメダは、大きさや構造が天の川銀河と似ている渦巻銀河ですが、より質量が大きいです。 地球から約250万光年の距離にあります。
クレジット: 画像: NASA、NASA-GSFC、ASU、Robert Gendler DSS; シミュレーション: NASA、STScI、Benjamin F. Williams (ワシントン大学)
暗黒物質は星の間にあるのか?
多くの人が粒子であると考えている暗黒物質は、光を発したり、反射したり、屈折したり、吸収したりしないため、まだ直接観察することはできません。 それが見えない場合、どうやってそれがそこにあることを知ることができるでしょうか? 「私たちは暗黒物質が銀河に及ぼす影響を確認しています」とアガンゼ氏は明言した。 「たとえば、銀河がどのように回転するかをモデル化する場合、その回転を説明するために余分な質量が必要になります。 暗黒物質がその失われた質量を提供する可能性がある。」
天の川銀河を含むすべての銀河は、暗黒物質のハローに囲まれています。 天文学者が暗黒物質の性質についてさらに詳しく収集するにつれて、銀河のハローには、モデルによって予測される多数の小さな暗黒物質のサブハローも含まれている可能性があるという証拠が見つかるかもしれません。 「これらのハローはおそらくほぼ球形ですが、その密度や大きさ、さらには存在するかどうかも現時点では不明です」と共著者でイリノイ州エバンストンのノースウェスタン大学研究助教授であるチツケ・スターケンバーグ氏は説明する。
Roman は検索を再定義します。 「私たちは暗黒物質が球状星団の流れと相互作用すると予想しています。 これらのサブハローが他の銀河にも存在する場合、暗黒物質によって引き起こされる可能性が高い球状星団の流れにギャップが見られると予測しています」とスターケンバーグ氏は続けた。 「これにより、どのような種類の暗黒物質ハローが存在するのか、その質量は何なのかなど、暗黒物質に関する新しい情報が得られるでしょう。」
アガンツェとシュタルケンブルグは、ローマンが近くの銀河内に必要なデータを効率的に提供し、所要時間は合計 1 時間のみであり、これらの観測は高緯度広域サーベイによって収集される可能性があると推定しています。
シュタルケンバーグ氏はまた、NASA のナンシー グレース ローマン宇宙望遠鏡研究および支援参加機会プログラムの資金提供対象として最近選ばれた別のプロジェクトへの貢献を通じて、この調査の基礎を築くのにも役立ちます。 「このチームは、より詳細な理論的枠組みを開発することで、球状星団がどのように星流を形成するかをモデル化する予定です」と彼女は説明した。 「私たちは引き続き、流れを形成する球状星団がどこで発生したのか、そしてこれらの流れがローマンで観測できるかどうかを予測していきます。」
Aganze は、現在、または近日中にオンラインになる他のプロジェクトにも興奮しています。 「欧州宇宙機関のユークリッドミッションはすでに宇宙の大規模構造の探査を開始しており、これは暗黒物質の役割についてさらに学ぶのに役立つだろう」と同氏は述べた。 「そして、ベラ・C・ルービン天文台も間もなく、同様の目標を掲げて夜空を繰り返しスキャンする予定です。 これらのミッションからのデータは、ロマンの準備中にシミュレーションを制限するのに非常に役立つでしょう。」
ナンシー・グレース・ローマン宇宙望遠鏡は、メリーランド州グリーンベルトにあるNASAのゴダード宇宙飛行センターで管理されており、NASAのジェット推進研究所と南カリフォルニアのカリフォルニア工科大学/IPAC、ボルチモアの宇宙望遠鏡科学研究所、およびさまざまな国の科学者からなる科学チームが参加しています。 研究機関。 主要な産業パートナーは、コロラド州ボルダーの Ball Aerospace and Technologies Corporation です。 L3Harris Technologies（フロリダ州メルボルン） カリフォルニア州サウザンドオークスの Teledyne Scientific & Imaging 社。
クレア・ブロム著
宇宙望遠鏡科学研究所、メリーランド州ボルチモア
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