DOCSLIB.ORG

Search for Axions Via Astrophysical Observations

Total Page：16

File Type：pdf, Size：1020Kb

Download full-text PDF Read full-text
Search for Axions Via Astrophysical Observations SEARCH FOR AXIONS VIA ASTROPHYSICAL OBSERVATIONS The Theoretical and Mathematical Physics, Astronomy and Astrophysics Division Physics Department – University of Patras Antonios Gardikiotis July 2015 This research has been co-financed by the European Union (European Social Fund – ESF) and Greek national funds through the Operational Program "Education and Lifelong Learning" of the National Strategic Reference Framework (NSRF) - Research Funding Program: Heracleitus II. Investing in knowledge society through the European Social Fund. ΑΝΑΖΗΤΗΣΗ ΑΞΙΟΝΙΩΝ ΜΕΣΑ ΑΠΟ ΑΣΤΡΟΦΥΣΙΚΕΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ Τομέας Θεωρητικής και Μαθηματικής Φυσικής, Αστρονομίας και Αστροφυσικής Τμήμα Φυσικής – Πανεπιστήμιο Πατρών Αντώνιος Γαρδικιώτης Ιούλιος 2015 H παρούσα έρευνα έχει συγχρηματοδοτηθεί από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο - ΕΚΤ) και από εθνικούς πόρους μέσω του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» του Εθνικού Στρατηγικού Πλαισίου Αναφοράς (ΕΣΠΑ) – Ερευνητικό Χρηματοδοτούμενο Έργο: Ηράκλειτος ΙΙ . Επένδυση στην κοινωνία της γνώσης μέσω του Ευρωπαϊκού Κοινωνικού Ταμείου. To my father Acknowledgments I would like to thank Professor K. Zioutas who gave me the opportunity to be a member of the CAST collaboration and also being my supervisor. The support he gave me over the years was unconditional and I feel really grateful for his constant supervision. I want also to thank co-supervisors Professors Smaragda Lola and Anastasios Liolios as members of my selection board for their continuous interest and understanding. As a member of the Micromegas group at CAST I would like also to thank Ioannis Giomataris, Igor G. Irastorza and Thomas Papaevangelou for their support. During the period 2009-2012 I have been working for the CAST experiment at CERN where I dedicated most of my time. In this scientific and international environment I met other CAST colleagues that encouraged me and helped me. I would like to thank CAST’s technical coordinator Martyn Davenport as also Biljana Lakic, Annika Nordt, Jaime Ruz, Cenk Yildiz and Theopisti Dafni for their deep dedication to the experiment as also the rest collaborators of CAST who actually make possible to run the experiment thanks to their extended experience. I would like also to thank Jean Michel Laurent. Η παρούσα εργασία έχει ως σκοπό την αναζήτηση αξιονίων (σωματιδίων Σκοτεινής Ύλης) μέσα από αστροφυσικές παρατηρήσεις. Από τις πρώτες παρατηρήσεις της ταχύτητας περιστροφής αστέρων σε σμήνη Γαλαξιών από τον Zwicky και μετά, έγινε σαφές στην επιστημονική κοινότητα πως η ύπαρξη σκοτεινής ύλης καθώς και η κατανόηση της είναι θεμελιώδους σημασίας για την Κοσμολογία. Το ποσοστό της σκοτεινής ύλης του σύμπαντος (~21%), σε σχέση με το αυτό της ύλης που παρατηρούμε (~4%), καθιστά σαφή την αναγκαιότητα για εντατική έρευνα στο πεδίο αυτό της Φυσικής. Ανάγκη δε, προκύπτει επίσης για την εξερεύνηση της σκοτεινής ενέργειας η οποία αποτελεί το υπόλοιπο ~75% του Σύμπαντος. Ένα μικρό μέρος της παρούσας έρευνας στο CERN έχει επικεντρωθεί και στην μελέτη Σκοτεινής ενέργειας καθώς, το πείραμα μέσα από το οποίο προσεγγίζεται η αναζήτηση αξιονίων (CAST – CERN Axion Solar Telescope), προσανατολίζεται συγχρόνως στην έρευνα σωματιδίων Σκοτεινής ενέργειας (χαμαιλέοντες) . Στο κεφάλαιο 10 αναπτύσσεται λεπτομερώς η έρευνα του πειράματος CAST για την ανίχνευση ηλιακών χαμαιλεόντων καθώς και η συμβολή της παρούσας εργασίας για την ανάπτυξη του ανιχνευτή KWISP. Εικονα 1. Πάνω, το ποσοστό κατανομής της ύλης στο Σύμπαν σύμφωνα με κοσμολογικές παρατηρήσεις. Κάτω, η κατανομή της ορατής (βαρυονικής) και της Σκοτεινής ύλης σε ένα σμήνος γαλαξιών όπως προκύπτει από Αστροφυσικές παρατηρήσεις από το Hubble Space Telescope (NASA- ESA). 1 Το καθιερωμένο πρότυπο της φυσικής έχει πλέον παγιωθεί μετά και από την ανακάλυψη του σωματιδίου Higgs. Παρά το γεγονός αυτό, άλλα αναπάντητα ερωτήματα εγείρονται, όπως αυτό της μη παραβίασης της CP (φορτίου - ομοτιμίας) συμμετρίας στις ισχυρές αλληλεπιδράσεις. Η QCD θεωρία της χρωμοδυναμικής προβλέπει μια παραβίαση της συμμετρίας CP η οποία όμως δεν επιβεβαιώνεται πειραματικά. Σαν λύση στο πρόβλημα της συμμετρίας, οι Peccei και Quinn (1977) πρότειναν τη διατήρηση της συμμετρίας CP υπό την παρουσία ενός ψευδοβαθμωτού σωματιδίου, του αξιονίου. Η νέα αυτή πρόταση των Peccei και Quinn αποτελεί μια ελάχιστη επέκταση του καθιερωμένου προτύπου. Η αυθόρμητη ρήξη της συμμετρίας σε κάποια ενεργειακή κλίμακα f PQ είναι η αιτία, κατά το θεώρημα Goldstone, για την εμφάνιση ενός σωματιδίου το οποίο ονομάστηκε «αξιόνιο». Το σωμάτιο αυτό είναι ηλεκτρικά ουδέτερο, με σταθερά ζεύξης και μάζα που είναι αντιστρόφως ανάλογες της ενεργειακής κλίμακας f PQ. Εάν η ενεργειακή αυτή κλίμακα είναι αρκετά μεγάλη, τότε πρόκειται για ένα πολύ ελαφρύ σωμάτιο και, σύμφωνα με κοσμολογικές παρατηρήσεις, τηρούνται οι προϋποθέσεις εκείνες ώστε το σωμάτιο αυτό να είναι ένας από τους βασικούς υποψηφίους σύστασης της σκοτεινής ύλης. Εικόνα 2. Ο Ήλιος όπως αναφέρθηκε πρόσφατα [164] μπορεί να είναι μια αστείρευτη πηγή αξιονίων. Οι 12ετείς αναλύσεις δεδομένων από τηλεσκόπια φανερώνουν την ύπαρξη μεταβαλλόμενης ροής ακτίνων Χ από τον Ήλιο και αλληλεπίδραση της ροής αυτής με το μαγνητικό πεδίο της Γης, κάτι που ταιριάζει με την συμπεριφορά του αξιονίου. Σημαντικό είναι να τονιστεί πως, αν όντως αποδειχθεί πειραματικά η δημιουργία αξιονίων στον Ήλιο, ένα από τα πιο σημαντικά προβλήματα της φυσικής που είναι το Πρόβλημα της Ηλιακής Κορώνας, θα έχει λυθεί. Αξιόνια μπορούν να παραχθούν στους πυρήνες των αστέρων, μέσω του φαινομένου Primakoff και λόγω της εγγύτητας του Ήλιου, πολλές αστροφυσικές παρατηρήσεις έχουν συγκεντρωθεί στο άστρο αυτό. 2 Αξιόνια μπορούν να παράγονται σύμφωνα με θεωρητικές μελέτες στο κέντρο του Γαλαξία ή με πειράματα Laser μέσα στο εργαστήριο. Επιπλέον, έχουν προταθεί πειράματα με σκοπό την αναζήτηση αρχέγονων αξιονίων από τον καιρό της Μεγάλης έκρηξης (ο χρόνος ζωής των αξιονίων είναι μεγαλύτερος από αυτόν του Σύμπαντος) αλλά σε αυτή την εργασία δίνεται βάση στην αναζήτηση αξιονίων με πηγή τον Ήλιο και σε μεθόδους ανίχνευσης μέσω Ηλιοσκοπίου. Η ροή των αξιονίων προς την Γη λαμβάνοντας υπόψη το Ηλιακό μοντέλο δίνεται από τη σχέση d훷훼 = 푔2 6.0 × 1010푐푚−2푠−1푘푒푉−1퐸2.481푒−퐸/1.205 d퐸 10 με σταθερά ζεύξης g10=gαγ/10 GeV-1. Η ροή των αξιονίων στην Γη δίνεται στο επόμενο διάγραμμα σε γραμμική-λογαριθμική και λογαριθμική-λογαριθμική κλίμακα. Σχήμα 1. Ροή των αξιονίων στην Γη. Η μέση τιμή της έντασης είναι στα ~4.2 keV. Η Η μετατροπή του αξιονίου σε φωτόνιο λαμβάνει χώρα σε ισχυρά μαγνητικά πεδία και αυτή την αρχή χρησιμοποιεί το πείραμα CAST (Cern Axion Solar Telescope) στην Γενεύη προκειμένου να ανιχνεύσει ηλιακά αξιόνια ακολουθώντας την ιδέα του Sikivie. Το Ηλιοσκόπιο του CAST έχει έως τώρα την μεγαλύτερη ευαισθησία μεταξύ των πειραμάτων για την ανίχνευση αξιονίων. Η αρχή λειτουργίας του όπως τονίστηκε είναι το φαινόμενο Primakoff: εισερχόμενα αξιόνια επιδρούν με το κάθετο μαγνητικό πεδίο του LHC μαγνήτη ο οποίος στοχεύει στο κέντρο του Ήλιου (κατά την ανατολή και την δύση του) και αναμένεται να μετατρέπονται σε φωτόνια ακτίνων Χ. Η πιθανότητα μετατροπής αξιονίου σε φωτόνιο είναι μέγιστη όταν το εισερχόμενο αξιόνιο και το μετατρεπόμενο φωτόνιο είναι σε συμφωνία (coherence). 3 Το βασικό στοιχείο του CAST είναι ο διπολικός του μαγνήτης μήκους 10 μέτρων και μπορεί να δημιουργεί μαγνητικό πεδίο έντασης 9 T. Ο μαγνήτης αυτός που κατασκευάστηκε ως πρότυπο για τον LHC στο CERN, λειτουργεί ως Ηλιοσκόπιο αφού μπορεί και ευθυγραμμίζεται με το κέντρο του Ήλιου για 3 ώρες περίπου την ημέρα κατά την ανατολή και την δύση του. Αυτό συμβαίνει επειδή ο μαγνήτης είναι εγκατεστημένος σε μια κινούμενη πλατφόρμα που του δίνει την ικανότητα να κινείται από -8° σε +8° στην κάθετη διεύθυνση και ±40° στην οριζόντια. Λόγω της μηχανικής εγκατάστασης, το Ηλιοσκόπιο δε μπορεί να ακολουθεί τον Ήλιο για περισσότερο από 1,5 ώρα κάθε φορά. Τα αξιόνια που μετατρέπονται στον μαγνήτη μπορούν να ανιχνευτούν με την βοήθεια ανιχνευτών χαμηλού υποβάθρου ακτίνων Χ και στο CAST χρησιμοποιήθηκαν κατά την διάρκεια εκτέλεσης της παρούσας διατριβής 3 ανιχνευτές τεχνολογίας Micromegas και ένας ανιχνευτής CCD προσαρμοσμένος σε ένα τηλεσκόπιο ακτίνων Χ. Οι ανιχνευτές είναι τοποθετημένοι σε κάθε άκρο των 2 κοίλων σωλήνων του μαγνήτη καθένας από τους οποίους έχει διάμετρο 43mm. Εικόνα 3. Η συνεργασία CAST με τα μέλη της μπροστά στον μαγνήτη του πειράματος. Χάρη στους 60 και πλέον συνεργάτες και τεχνικούς, υπό την καθοδήγηση του αρχηγού του πειράματος Κ. Ζιούτα, έγινε δυνατή η μελέτη και η μέθοδος αυτή ανίχνευσης Ηλιακών αξιονίων η οποία είναι ακόμα πρωτοπόρα μετά από 15 έτη. Η παρούσα διατριβή έχει ως σκοπό την επεξεργασία των δεδομένων των ανιχνευτών της δυτικής πλευράς του μαγνήτη, τεχνολογίας Micromegas bulk και Micromegas microbulk. Οι ανιχνευτές τεχνολογίας microbulk αντικατέστησαν τους πρώτους αφού έχουν πολύ καλύτερη διακριτική ικανότητα, πολύ χαμηλή εγγενή ακτινοβολία και είναι ιδανικοί για πειράματα ανίχνευσης σωματιδίων χαμηλού ρυθμού. Η ανάλυση των δεδομένων αφορά τις μετρήσεις που έγιναν τα έτη 2009 και 2010 στο πείραμα CAST καλύπτοντας το εύρος μάζας αξιονίου 0.66-1.01 eV/c2. Το αέριο 3He που βρισκόταν μέσα στις κοιλότητες του μαγνήτη αντιστοιχεί σε εύρος πίεσης 37.5–82.52 mbar σε θερμοκρασία 1.8 K. 4 Σημαντική είναι και η προσφορά στην μελέτη της θερμοδυναμικής κατάστασης του αερίου Ηλίου-3, μέσω προσομοίωσης με την μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων. Για την κατανόηση της στατικής και δυναμικής κατάστασης του αερίου μέσα στον μαγνήτη έγινε χρήση του προγράμματος Ansys 15.0 αφού πρώτα είχε σχεδιαστεί το μοντέλο που προσομοιάζει το αέριο και
Load more

Recommended publications
  • Clusters of Galaxies…
    Budapest University, MTA-Eötvös François Mernier …and the surprisesoftheir spectacularhotatmospheres Clusters ofgalaxies… K complex ) ⇤ Fe ) α [email protected] - Wallon Super - Wallon [email protected] Fe XXVI (Ly (/ Fe XXIV) L complex ) ) (incl. Ne) α α ) Fe ) ) α ) α α ) ) ) ) α ⇥ ) ) ) α α α α α α Si XIV (Ly Mg XII (Ly Ni XXVII / XXVIII Fe XXV (He S XVI (Ly O VIII (Ly Si XIII (He S XV (He Ca XIX (He Ca XX (Ly Fe XXV (He Cr XXIII (He Ar XVII (He Ar XVIII (Ly Mn XXIV (He Ca XIX / XX Yo u are h ere ! 1 km = 103 m Yo u are h ere ! (somewhere behind…) 107 m Yo u are h ere ! (and this is the Moon) 109 m ≃3.3 light seconds Yo u are h ere ! 1012 m ≃55.5 light minutes 1013 m 1014 m Yo u are h ere ! ≃4 light days 1013 m Yo u are h ere ! 1014 m 1017 m ≃10.6 light years 1021 m Yo u are h ere ! ≃106 000 light years 1 million ly Yo u are h ere ! The Local Group Andromeda (M31) 1 million ly Yo u are h ere ! The Local Group Triangulum (M33) 1 million ly Yo u are h ere ! The Local Group 10 millions ly The Virgo Supercluster Virgo cluster 10 millions ly The Virgo Supercluster M87 Virgo cluster 10 millions ly The Virgo Supercluster 2dFGRS Survey The large scale structure of the universe Abell 2199 (429 000 000 light years) Abell 2029 (1.1 billion light years) Abell 2029 (1.1 billion light years) Abell 1689 Abell 1689 (2.2 billion light years) Les amas de galaxies 53 Light emits at optical “colors”… …but also in infrared, radio, …and X-ray! Light emits at optical “colors”… …but also in infrared, radio, …and X-ray! Light emits at optical “colors”…
    [Show full text]
  • Arxiv:0807.2573V1 [Astro-Ph] 16 Jul 2008 Oy 1-03 Japan
    Draft version November 1, 2018 A Preprint typeset using LTEX style emulateapj v. 08/13/06 STRANGE FILAMENTARY STRUCTURES (“FIREBALLS”) AROUND A MERGER GALAXY IN THE COMA CLUSTER OF GALAXIES1 Michitoshi Yoshida2, Masafumi Yagi3, Yutaka Komiyama3,4, Hisanori Furusawa4, Nobunari Kashikawa3, Yusei Koyama5, Hitomi Yamanoi3,6, Takashi Hattori4 and Sadanori Okamura5,7 Draft version November 1, 2018 ABSTRACT We found an unusual complex of narrow blue filaments, bright blue knots, and Hα-emitting filaments and clouds, which morphologically resembled a complex of “fireballs,” extending up to 80 kpc south from an E+A galaxy RB199 in the Coma cluster. The galaxy has a highly disturbed morphology indicative of a galaxy–galaxy merger remnant. The narrow blue filaments extend in straight shapes toward the south from the galaxy, and several bright blue knots are located at the southern ends of the filaments. The RC band absolute magnitudes, half light radii and estimated masses of the 6−7 bright knots are ∼ −12 −−13 mag, ∼ 200 − 300 pc and ∼ 10 M⊙, respectively. Long, narrow Hα-emitting filaments are connected at the south edge of the knots. The average color of the fireballs is B − RC ≈ 0.5, which is bluer than RB199 (B − R = 0.99), suggesting that most of the stars in the fireballs were formed within several times 108 yr. The narrow blue filaments exhibit almost no Hα emission. Strong Hα and UV emission appear in the bright knots. These characteristics indicate that star formation recently ceased in the blue filaments and now continues in the bright knots. The gas stripped by some mechanism from the disk of RB199 may be traveling in the intergalactic space, forming stars left along its trajectory.
    [Show full text]
  • Lensperfect A1689
    Draft Preprint typeset using LATEX style emulateapj v. 11/10/09 THE HIGHEST RESOLUTION MASS MAP OF GALAXY CLUSTER SUBSTRUCTURE TO DATE WITHOUT ASSUMING LIGHT TRACES MASS: LENSPERFECT ANALYSIS OF ABELL 1689 Dan Coe1, Narciso Ben´ıtez2, Tom Broadhurst3, Leonidas A. Moustakas1, and Holland Ford4 Draft ABSTRACT We present a strong lensing mass model of Abell 1689 which resolves substructures ∼ 25 kpc across (including about ten individual galaxy subhalos) within the central ∼ 400 kpc diameter. We achieve this resolution by perfectly reproducing the observed (strongly lensed) input positions of 168 multiple images of 55 knots residing within 135 images of 42 galaxies. Our model makes no assumptions about light tracing mass, yet we reproduce the brightest visible structures with some slight deviations. A1689 00 00 remains one of the strongest known lenses on the sky, with an Einstein radius of RE = 47:0 ± 1:2 +3 (143−4 kpc) for a lensed source at zs = 2. We find a single NFW or S´ersicprofile yields a good fit simultaneously (with only slight tension) to both our strong lensing (SL) mass model and published weak lensing (WL) measurements at larger radius (out to the virial radius). According to this NFW +0:5 15 −1 +0:4 15 −1 fit, A1689 has a mass of Mvir = 2:0−0:3 ×10 M h70 (M200 = 1:8−0:3 ×10 M h70 ) within the virial −1 +0:1 −1 +1:5 radius rvir = 3:0 ± 0:2 Mpc h70 (r200 = 2:4−0:2 Mpc h70 ), and a central concentration cvir = 11:5−1:4 (c200 = 9:2 ± 1:2).
    [Show full text]
  • ISO's Contribution to the Study of Clusters of Galaxies
    ISO's Contribution to the Study of Clusters of Galaxies ∗ Leo Metcalfe1 ([email protected]), Dario Fadda2, Andrea Biviano3 1XMM-Newton Science Operations Centre, European Space Agency, Villafranca del Castillo, PO Box 50727, 28080 Madrid, Spain 2Spitzer Science Center, California Institute of Technology, Mail code 220-6, 1200 East California Boulevard, Pasadena, CA 91125 3INAF - Osservatorio Astronomico di Trieste, via G.B. Tiepolo 11, 34131, Trieste, Italy Abstract. Starting with nearby galaxy clusters like Virgo and Coma, and continu- ing out to the furthest galaxy clusters for which ISO results have yet been published (z =0:56), we discuss the development of knowledge of the infrared and associated physical properties of galaxy clusters from early IRAS observations, through the “ISO-era” to the present, in order to explore the status of ISO’s contribution to this field. Relevant IRAS and ISO programmes are reviewed, addressing both the cluster galaxies and the still-very-limited evidence for an infrared-emitting intra-cluster medium. ISO made important advances in knowledge of both nearby and distant galaxy clusters, such as the discovery of a major cold dust component in Virgo and Coma cluster galaxies, the elaboration of the correlation between dust emission and Hubble- type, and the detection of numerous Luminous Infrared Galaxies (LIRGs) in several distant clusters. These and consequent achievements are underlined and described. We recall that, due to observing time constraints, ISO’s coverage of higher- redshift galaxy clusters to the depths required to detect and study statistically significant samples of cluster galaxies over a range of morphological types could not be comprehensive and systematic, and such systematic coverage of distant clusters will be an important achievement of the Spitzer Observatory.
    [Show full text]
  • Cumulative Bio-Bibliography University of California, Santa Cruz June 2020
    Cumulative Bio-Bibliography University of California, Santa Cruz June 2020 Puragra Guhathakurta Astronomer/Professor University of California Observatories/University of California, Santa Cruz ACADEMIC HISTORY 1980–1983 B.Sc. in Physics (Honours), Chemistry, and Mathematics, St. Xavier’s College, University of Calcutta 1984–1985 M.Sc. in Physics, University of Calcutta Science College; transferred to Princeton University after first year of two-year program 1985–1987 M.A. in Astrophysical Sciences, Princeton University 1987–1989 Ph.D. in Astrophysical Sciences, Princeton University POSITIONS HELD 1989–1992 Member, Institute for Advanced Study, School of Natural Sciences 1992–1994 Hubble Fellow, Astrophysical Sciences, Princeton University 1994 Assistant Astronomer, Space Telescope Science Institute (UPD) 1994–1998 Assistant Astronomer/Assistant Professor, UCO/Lick Observatory, University of California, Santa Cruz 1998–2002 Associate Astronomer/Associate Professor, UCO/Lick Observatory, University of California, Santa Cruz 2002–2003 Herzberg Fellow, Herzberg Institute of Astrophysics, National Research Council of Canada, Victoria, BC, Canada 2002– Astronomer/Professor, UCO/Lick Observatory, University of California, Santa Cruz 2009– Faculty Director, Science Internship Program, University of California, Santa Cruz 2012–2018 Adjunct Faculty, Science Department, Castilleja School, Palo Alto, CA 2015 Visiting Faculty, Google Headquarters, Mountain View, CA 2015– Co-founder, Global SPHERE (STEM Programs for High-schoolers Engaging in Research
    [Show full text]
  • Büyük Patlama
    Kuark Bilgilerini Görmek İçin Tıkla Evren ve Büyük Patlama ya da Big Bang, evrenin yaklaşık 13,7 milyar yıl önce aşırı yoğun ve sıcak bir noktadan meydana geldiğini savunan evrenin evrimi kuramı ve geniş şekilde kabul gören[1] kozmolojik model.[2] İlk kez 1920’lerde Rus kozmolog ve matematikçi Alexander Friedmann ve Belçikalı fizikçi papaz Georges Lemaître [3] tarafından ortaya atılan, evrenin bir başlangıcı olduğunu varsayan bu teori, çeşitli kanıtlarla desteklendiğinden bilim insanları arasında, özellikle fizikçiler arasında geniş ölçüde[4] kabul görmüştür. Teorinin temel fikri, halen genişlemeye devam eden evrenin geçmişteki belirli bir zamanda sıcak ve yoğun bir başlangıç durumundan itibaren genişlemiş olduğudur. Georges Lemaître’in önceleri “ilk atom hipotezi” olarak adlandırdığı bu varsayım günümüzde “büyük patlama teorisi” adıyla yerleşmiş durumdadır. Modelin[2] iskeleti Einstein’ın genel görelilik kuramına dayanmakta olup, ilk Big Bang modeli Alexander Friedmann tarafından hazırlanmıştır. Model daha sonra George Gamow ve çalışma arkadaşları tarafından savunulmuş ve ilk nükleosentez olayı eklenmek suretiyle [5] geliştirilerek sunulmuştur.[1] 1929’da Edwin Hubble’ın uzak galaksilerdeki (galaksilerin ışığındaki) nispi kırmızıya kaymayı keşfinden sonra, bu gözlemi, çok uzak galaksilerin ve galaksi kümelerinin konumumuza oranla bir "görünür hız"a sahip olduklarını ortaya koyan bir kanıt olarak ele alındı. Bunlardan en yüksek "görünür hız"la hareket edenler en uzak olanlarıdır.[6] Galaksi kümeleri arasındaki uzaklık gitgide artmakta olduğuna göre, bunların hepsinin geçmişte bir arada olmaları gerekmektedir. Big Bang modeline göre, evren genişlemeden önceki bu ilk durumundayken aşırı derecede yoğun ve sıcak bir halde bulunuyordu. Bu ilk hale benzer koşullarda üretilen "parçacık hızlandırıcı"larla yapılan deney sonuçları teoriyi doğrulamaktadır. Fakat bu hızlandırıcılar, şimdiye dek yalnızca laboratuvar ortamındaki yüksek enerji sistemlerinde denenebilmiştir.
    [Show full text]
  • BRIGHT STRONGLY LENSED GALAXIES at REDSHIFT Z ∼ 6–7 BEHIND the CLUSTERS ABELL 1703 and CL0024+16∗
    The Astrophysical Journal, 697:1907–1917, 2009 June 1 doi:10.1088/0004-637X/697/2/1907 C 2009. The American Astronomical Society. All rights reserved. Printed in the U.S.A. BRIGHT STRONGLY LENSED GALAXIES AT REDSHIFT z ∼ 6–7 BEHIND THE CLUSTERS ABELL 1703 AND CL0024+16∗ W. Zheng1, L. D. Bradley1,R.J.Bouwens2, H. C. Ford1, G. D. Illingworth2,N.Ben´ıtez3, T. Broadhurst4, B. Frye5, L. Infante6,M.J.Jee7, V. Motta8,X.W.Shu1,9, and A. Zitrin4 1 Department of Physics and Astronomy, The Johns Hopkins University, Baltimore, MD 21218, USA 2 Lick Observatory, University of California, Santa Cruz, CA 95064, USA 3 Instituto de Matematicas´ y F´ısica Fundamental (CSIC), C/Serrano 113-bis, 28006, Madrid, Spain 4 School of Physics and Astronomy, University of Tel Aviv, 69978, Israel 5 School of Physical Sciences, Dublin City University, Dublin 9, Republic of Ireland 6 Departmento de Astronom´ıa y Astrof´ısica, Pontificia Universidad Catolica´ de Chile, Santiago 22, Chile 7 Department of Physics, University of California, Davis, CA 95616, USA 8 Departamento de F´ısica y Astronom´ıa, Universidad de Valpara´ıso, Valpara´ıso, Chile 9 Center for Astrophysics, University of Science and Technology of China, Hefei, Anhui 230026, China Received 2008 October 13; accepted 2009 March 26; published 2009 May 15 ABSTRACT We report on the discovery of three bright, strongly lensed objects behind Abell 1703 and CL0024+16 from a dropout search over 25 arcmin2 of deep NICMOS data, with deep ACS optical coverage. They are undetected in the deep ACS images below 8500 Å and have clear detections in the J and H bands.
    [Show full text]
  • Supernovae Seen Through Gravitational Telescopes
    Supernovae seen through gravitational telescopes Tanja Petrushevska Academic dissertation for the Degree of Doctor of Philosophy in Physics at Stockholm University to be publicly defended on Monday 29 May 2017 at 10.15 in sal FB42, AlbaNova universitetscentrum, Roslagstullsbacken 21. Abstract Galaxies, and clusters of galaxies, can act as gravitational lenses and magnify the light of objects behind them. The effect enables observations of very distant supernovae, that otherwise would be too faint to be detected by existing telescopes, and allows studies of the frequency and properties of these rare phenomena when the universe was young. Under the right circumstances, multiple images of the lensed supernovae can be observed, and due to the variable nature of the objects, the difference between the arrival times of the images can be measured. Since the images have taken different paths through space before reaching us, the time-differences are sensitive to the expansion rate of the universe. One class of supernovae, Type Ia, are of particular interest to detect. Their well known brightness can be used to determine the magnification, which can be used to understand the lensing systems. In this thesis, galaxy clusters are used as gravitational telescopes to search for lensed supernovae at high redshift. Ground- based, near-infrared and optical search campaigns are described of the massive clusters Abell 1689 and 370, which are among the most powerful gravitational telescopes known. The search resulted in the discovery of five photometrically classified, core-collapse supernovae at redshifts of 0.671<z<1.703 with significant magnification from the cluster. Owing to the power of the lensing cluster, the volumetric core-collapse supernova rates for 0.4 ≤ z < 2.9 were calculated, and found to be in good agreement with previous estimates and predictions from cosmic star formation history.
    [Show full text]
  • The Universe Contents 3 HD 149026 B
    History . 64 Antarctica . 136 Utopia Planitia . 209 Umbriel . 286 Comets . 338 In Popular Culture . 66 Great Barrier Reef . 138 Vastitas Borealis . 210 Oberon . 287 Borrelly . 340 The Amazon Rainforest . 140 Titania . 288 C/1861 G1 Thatcher . 341 Universe Mercury . 68 Ngorongoro Conservation Jupiter . 212 Shepherd Moons . 289 Churyamov- Orientation . 72 Area . 142 Orientation . 216 Gerasimenko . 342 Contents Magnetosphere . 73 Great Wall of China . 144 Atmosphere . .217 Neptune . 290 Hale-Bopp . 343 History . 74 History . 218 Orientation . 294 y Halle . 344 BepiColombo Mission . 76 The Moon . 146 Great Red Spot . 222 Magnetosphere . 295 Hartley 2 . 345 In Popular Culture . 77 Orientation . 150 Ring System . 224 History . 296 ONIS . 346 Caloris Planitia . 79 History . 152 Surface . 225 In Popular Culture . 299 ’Oumuamua . 347 In Popular Culture . 156 Shoemaker-Levy 9 . 348 Foreword . 6 Pantheon Fossae . 80 Clouds . 226 Surface/Atmosphere 301 Raditladi Basin . 81 Apollo 11 . 158 Oceans . 227 s Ring . 302 Swift-Tuttle . 349 Orbital Gateway . 160 Tempel 1 . 350 Introduction to the Rachmaninoff Crater . 82 Magnetosphere . 228 Proteus . 303 Universe . 8 Caloris Montes . 83 Lunar Eclipses . .161 Juno Mission . 230 Triton . 304 Tempel-Tuttle . 351 Scale of the Universe . 10 Sea of Tranquility . 163 Io . 232 Nereid . 306 Wild 2 . 352 Modern Observing Venus . 84 South Pole-Aitken Europa . 234 Other Moons . 308 Crater . 164 Methods . .12 Orientation . 88 Ganymede . 236 Oort Cloud . 353 Copernicus Crater . 165 Today’s Telescopes . 14. Atmosphere . 90 Callisto . 238 Non-Planetary Solar System Montes Apenninus . 166 How to Use This Book 16 History . 91 Objects . 310 Exoplanets . 354 Oceanus Procellarum .167 Naming Conventions . 18 In Popular Culture .
    [Show full text]
  • Wide Field and Planetary Camera 2 Instrument Handbook
    Version 10.0 August 2008 Wide Field and Planetary Camera 2 Instrument Handbook Space Telescope Science Institute 3700 San Martin Drive Baltimore, Maryland 21218 [email protected] Operated by the Association of Universities for Research in Astronomy, Inc., for the National Aeronautics and Space Administration User Support For prompt answers to any question, please contact the STScI Help Desk. • E-mail: [email protected] • Phone: (410) 338-1082 (800) 544-8125 (U.S. only, toll free) World Wide Web Information, software tools, and other resources are available on the WFPC2 World Wide Web page: • URL: http://www.stsci.edu/hst/wfpc2 Revision History Instrument Version Date Editor WFPC2 10.0 August 2008 Matt McMaster, John Biretta WFPC2 9.2 October 2006 John A. Biretta WFPC2 9.1 October 2005 Inge Heyer, John A. Biretta WFPC2 9.0 October 2004 Inge Heyer, John A. Biretta WFPC2 8.0 October 2003 Anton Koekemoer, Inge Heyer WFPC2 7.0 October 2002 John A. Biretta, Lori M. Lubin WFPC2 6.1 July 2001 John A. Biretta, Inge Heyer WFPC2 6.0 June 2001 John A. Biretta, Inge Heyer WFPC2 5.0 June 2000 John A. Biretta, Inge Heyer WFPC2 Update June 1999 Stefano Casertano WFPC2 Update June 1998 Andrew Fruchter, Inge Heyer WFPC2 4.0 June 1996 John A. Biretta WFPC2 1.0; 2.0; 3.0 March 1993; May 1994; June 1995 Christopher J. Burrows WF/PC-1 3.0 April 1992 John W. MacKenty WF/PC-1 1.0; 2.0; 2.1 October 1985; May 1989; May 1990 Richard Griffiths Send comments or corrections to: Space Telescope Science Institute 3700 San Martin Drive Baltimore, Maryland 21218 E-mail:[email protected] Table of Contents Acknowledgments.........................................................ix Chapter 1: Introduction............................................
    [Show full text]
  • CWP~9TT~Wfl, VA
    LL)/&A ::/ NATIONAL RADIO ASTRONOMY OBSERVATORY Charlottesville, Virginia Quarterly Report CWP~9TT~WfL, VA. July 1, 1982 - September 30, 1982 0' 16 RESEARCH PROGRAM 140-foot Telescope Hours Scheduled observing 15 13.00 Scheduled maintenance and equipment changes 237.00 Scheduled tests and calibration 350.50 Time lost due to: equipment failure 74.00 power 3.00 weather 1.00 interference 0.00 The following line programs were conducted during this quarter. No. Observer(s) Program B-384 M. Bell (Herzberg) Observations at 8.3 and 11.0 GHz to H. Matthews (Herzberg) search for the molecule C6 H. T. Sears (Herzberg) M-193 T. Amano (Herzberg) Observations at 13.97 GHz to con- B. Andrew (Herzberg) firm the detection of the HCN dimer. M. Bell (Herzberg) P. Feldman (Herzberg) H. Matthews (Herzberg) Z-42 C. Henkel (Calif., Berkeley) Observations in the range 697- R. Saykally (Calif., Berkeley) 726 MHz to detect and study rota- L. Ziurys (Calif., Berkeley) tionally excited A doubling transi- tions of the CH molecule. G-245 R. Giovanelli (NAIC) Continued mapping of the southern M. Haynes section of the Magellanic Stream by the measurement of neutral hydrogen. M-186 I. Mirabel (Puerto Rico) Search for 21-cm hydrogen high- R. Morras (Puerto Rico) velocity clouds in the declination range -40 ° < 6 < -10 ° . M-189 D. Machnik (Illinois) Continued studies of 3-cm carbon re- M. Kutner (Rensselaer) combination lines in the reflection nebulae. No . Observer(s) Program H-176 R. Giovanelli (NAIC) Observations at 21-cm of hydrogen M. Haynes calibration galaxies. L-150 B.
    [Show full text]
  • Accurate Modeling of the Strong and Weak Lensing Profiles for the Galaxy Clusters Abell 1689 and 1835 Theodorus M
    Accurate modeling of the strong and weak lensing profiles for the galaxy clusters Abell 1689 and 1835 Theodorus M. Nieuwenhuizen, Marceau Limousin, Andrea Morandi To cite this version: Theodorus M. Nieuwenhuizen, Marceau Limousin, Andrea Morandi. Accurate modeling of the strong and weak lensing profiles for the galaxy clusters Abell 1689 and 1835. Eur.Phys.J.ST, 2021, 230(4), pp.1137-1148. 10.1140/epjs/s11734-021-00101-4. hal-03286933 HAL Id: hal-03286933 https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-03286933 Submitted on 16 Jul 2021 HAL is a multi-disciplinary open access L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est archive for the deposit and dissemination of sci- destinée au dépôt et à la diffusion de documents entific research documents, whether they are pub- scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, lished or not. The documents may come from émanant des établissements d’enseignement et de teaching and research institutions in France or recherche français ou étrangers, des laboratoires abroad, or from public or private research centers. publics ou privés. Distributed under a Creative Commons Attribution| 4.0 International License THE EUROPEAN Eur. Phys. J. Spec. Top. (2021) 230:1137–1148 PHYSICAL JOURNAL https://doi.org/10.1140/epjs/s11734-021-00101-4 SPECIAL TOPICS Regular Article Accurate modeling of the strong and weak lensing profiles for the galaxy clusters Abell 1689 and 1835 Theodorus M. Nieuwenhuizen1,a, Marceau Limousin2, and Andrea Morandi3 1 Institute for Theoretical Physics, University of Amsterdam, PO Box 94485, 1090 GL Amsterdam, The Netherlands 2 Aix Marseille Univ, CNRS, CNES, LAM, Marseille, France 3 Eureka Scientific, 2452, Delmer Street, Suite 100, Oakland, CA 94602-3017, USA Received 10 December 2020 / Accepted 8 March 2021 / Published online 21 April 2021 © The Author(s) 2021 Abstract An accurate, spherically symmetric description of the mass distribution is presented for two quite virialized galaxy clusters, Abell 1689 and Abell 1835.
    [Show full text]