Publication

Hydrodynamical simulations of merging galaxy clusters: giant dark matter particle colliders, powered by gravity

Résumé

Terrestrial particle accelerators collide charged particles, then watch the trajectory of outgoing debris - but they cannot manipulate dark matter. Fortunately, dark matter is the main component of galaxy clusters, which are continuously pulled together by gravity. We show that galaxy cluster mergers can be exploited as enormous, natural dark matter colliders. We analyse hydrodynamical simulations of a universe containing self-interacting dark matter (SIDM) in which all particles interact via gravity, and dark matter particles can also scatter off each other via a massive mediator. During cluster collisions, SIDM spreads out and lags behind cluster member galaxies. Individual systems can have quirky dynamics that makes them difficult to interpret. Statistically, however, we find that the mean or median of dark matter's spatial offset in many collisions can be robustly modelled, and is independent of our viewing angle and halo mass even in collisions between unequal-mass systems. If the SIDM cross-section were sigma/m = 0.1 cm(2) g(-1) = 0.18 barn GeV-1, the 'bulleticity' lag would be similar to 5 per cent that of gas due to ram pressure, and could be detected at 95 per cent confidence level in weak lensing observations of similar to 100 well-chosen clusters.

À propos de ce résultat
Cette page est générée automatiquement et peut contenir des informations qui ne sont pas correctes, complètes, à jour ou pertinentes par rapport à votre recherche. Il en va de même pour toutes les autres pages de ce site. Veillez à vérifier les informations auprès des sources officielles de l'EPFL.
Concepts associés (33)
Matière noire
vignette|redresse=1.1|Répartition de la densité d'énergie de l'Univers après exploitation des premières données du satellite Planck. La matière noire en est une des composantes principales. La matière noire ou matière sombre, est une catégorie de matière hypothétique, invoquée dans le cadre du Modèle ΛCDM pour rendre compte de certaines observations astrophysiques, notamment les estimations de la masse des galaxies ou des amas de galaxies et les propriétés des fluctuations du fond diffus cosmologique.
Halo de matière noire
vignette|Halo de matière noire créé par une simulation cosmologique à N corps. Un halo de matière noire est un composant hypothétique d'une galaxie qui enveloppe le disque galactique et s'étend bien au-delà des limites visibles de la galaxie. La masse du halo est la portion dominante de la masse totale de la galaxie. Étant donné qu'ils sont constitués de matière noire, les halos ne peuvent pas être observés directement, mais leur existence est déduite de leurs effets sur le mouvement des étoiles et du gaz dans les galaxies.
Amas stellaire
Un amas stellaire est une concentration locale d'étoiles d'origine commune et liées entre elles par la gravitation, dans un espace dont les dimensions peuvent atteindre 200 pc. Ces objets sont classés en plusieurs familles selon leur aspect ; ce sont, par compacité croissante : les associations stellaires, les amas ouverts et les amas globulaires. Les amas stellaires se maintiennent par l'attraction gravitationnelle mutuelle de leurs membres.
Afficher plus
Publications associées (59)

CURLING - I. The influence of point-like image approximation on the outcomes of cluster strong lens modelling

Jean-Paul Richard Kneib, Huanyuan Shan, Nan Li

Cluster-scale strong lensing is a powerful tool for exploring the properties of dark matter and constraining cosmological models. However, due to the complex parameter space, pixelized strong lens modelling in galaxy clusters is computationally expensive, ...
Oxford Univ Press2024

The effect of pressure-anisotropy-driven kinetic instabilities on magnetic field amplification in galaxy clusters

Yoan Rappaz

Context. The intracluster medium (ICM) is the low-density diffuse gas that fills the space between galaxies within galaxy clusters. It is primarily composed of magnetized plasma, which reaches virial temperatures of up to 10(8) K, probably due to mergers o ...
Edp Sciences S A2024

A new step forward in realistic cluster lens mass modelling: analysis of Hubble Frontier Field Cluster Abell S1063 from joint lensing, X-ray, and galaxy kinematics data

Jean-Paul Richard Kneib, Benjamin Yvan Alexandre Clement, Benjamin Emmanuel Nicolas Beauchesne, Mathilde Jauzac, Johan Richard

We present a new method to simultaneously and self-consistently model the mass distribution of galaxy clusters that combines constraints from strong lensing features, X-ray emission, and galaxy kinematics measurements. We are able to successfully decompose ...
Oxford2023
Afficher plus
MOOCs associés (5)
The Radio Sky I: Science and Observations
Be captivated by the exotic objects that populate the Radio Sky and gain a solid understanding of their physics and the fundamental techniques we use to observe them.
Introduction à l'Astrophysique
Ce cours décrit les principaux concepts physiques utilisés en astrophysique. Il est proposé à l'EPFL aux étudiants de 2eme année de Bachelor en physique.
Introduction à l'Astrophysique
Ce cours décrit les principaux concepts physiques utilisés en astrophysique. Il est proposé à l'EPFL aux étudiants de 2eme année de Bachelor en physique.
Afficher plus

Graph Chatbot

Chattez avec Graph Search

Posez n’importe quelle question sur les cours, conférences, exercices, recherches, actualités, etc. de l’EPFL ou essayez les exemples de questions ci-dessous.

AVERTISSEMENT : Le chatbot Graph n'est pas programmé pour fournir des réponses explicites ou catégoriques à vos questions. Il transforme plutôt vos questions en demandes API qui sont distribuées aux différents services informatiques officiellement administrés par l'EPFL. Son but est uniquement de collecter et de recommander des références pertinentes à des contenus que vous pouvez explorer pour vous aider à répondre à vos questions.