Skup fosilnih galaksija kako je promatrao XMM-Newton. Klikni za veću sliku
Galaksije počinju male, ali s vremenom rastu kako se stapaju s drugim galaksijama. Sve što je ostalo je jedna velika galaksija koja se zove fosilna skupina, a koja sjedi u još većem oreolu tamne materije. Astronomi su zbunjeni kako se ove fosilne grupe mogu brzo formirati - neke to ne bi mogle učiniti tijekom života svemira. Nova promatranja Chandra i ESA-ovih XMM-Newton opservatorija pružila su nove tragove o tome kako se ti klasteri urušavaju i oblikuju.
Iskorištavajući visoku osjetljivost ESA-ovog XMM-Newtona i oštru viziju NASA-inog svemirskog promatrača Chandra X-Ray, astronomi su proučavali ponašanje masivnih fosilnih galaksija, pokušavajući otkriti kako pronalaze vrijeme za formiranje.
Mnoge galaksije prebivaju u skupinama galaksija, gdje doživljavaju bliske susrete sa svojim susjedima i gravitacijski djeluju s tamnom materijom - masom koja prožima cijeli međgalaktički prostor, ali nije izravno vidljiva jer ne emitira zračenje.
Ove interakcije uzrokuju da se velike galaksije sporo spiraju prema središtu skupine, gdje se mogu spojiti u jednu jedinstvenu središnju galaksiju, koja progresivno proguta sve svoje susjede.
Ako se ovaj proces dovrši i u njega ne uđu nove galaksije, rezultat je objekt nazvan 'fosilna skupina', u kojem su gotovo sve zvijezde sakupljene u jednu ogromnu galaksiju, koja sjedi u središtu oreol tamne materije u grupama. Prisutnost ovog haloa može se zaključiti iz prisutnosti velikog vrućeg plina koji ispunjava gravitacijske potencijalne jažice mnogih skupina i emitira X-zrake.
Skupina međunarodnih astronoma detaljno je proučavala fizičke karakteristike najmasovnije i najtoplije poznate fosilne skupine, a glavni joj je cilj bio riješiti zagonetku i razumjeti stvaranje masivnih fosila. U stvari, prema jednostavnim teorijskim modelima, oni se jednostavno nisu mogli formirati u vremenu koje im je dostupno!
Istraživanom fosilnom skupinom, nazvanom "RX J1416.4 + 2315", dominira jedna eliptična galaksija koja se nalazi tisuću i pol tisuća svjetlosnih godina udaljena od nas, a nalazi se 500 tisuća milijuna puta više blistavo od Sunca.
Rendgenska promatranja XMM-Newtona i Chandra, u kombinaciji s optičkim i infracrvenim analizama, otkrila su da grupa sjedi unutar vrućeg plina koji se proteže tijekom tri milijuna svjetlosnih godina i zagrijava na temperaturu od 50 milijuna stupnjeva, uglavnom zbog udarnog zagrijavanja. rezultat gravitacijskog kolapsa.
Tako visoka temperatura, otprilike dvostruko veća od prethodno procijenjenih vrijednosti, obično je karakteristična za galaksije. Još jedna zanimljivost cijelog sustava klastera je njegova velika masa koja doseže preko 300 trilijuna solarnih masa. Samo oko dva posto u obliku zvijezda u galaksijama, a 15 posto u obliku vrućeg plina koji emitira X-zrake. Glavni doprinos masi sustava je nevidljiva tamna tvar koja gravitacijski veže ostale komponente.
Prema proračunima, fosilni skup tako masivan kao RX J1416.4 + 2315 ne bi imao vremena da se formira tijekom čitavog doba svemira. Ključni proces u stvaranju takvih fosilnih skupina je proces poznat kao "dinamičko trenje", pri čemu velika galaksija gubi orbitalnu energiju okolne tamne materije. Ovaj je postupak manje učinkovit kada se galaksije brže kreću, što se događa u masivnim 'nakupinama' galaksija.
To u načelu postavlja gornju granicu veličine i mase fosilnih skupina. Točne granice još uvijek nisu poznate jer se geometrija i raspodjela mase mogu razlikovati od onih pretpostavljenih u jednostavnim teorijskim modelima.
"Jednostavni modeli za opisivanje dinamičkog trenja pretpostavljaju da se spajajuće galaksije kreću duž kružnih orbita oko središta mase klastera", kaže Habib Khosroshahi sa Sveučilišta u Birminghamu (Velika Britanija), prvi autor rezultata. "Umjesto toga, ako pretpostavimo da galaksije padaju prema središtu klastera u razvoju na asimetričan način, kao što je duž niti, dinamičko trenje i tako se proces formiranja klastera može odvijati u kraćem vremenskom razmaku", nastavlja on. Takvu hipotezu potpomaže izrazito izdužena rendgenska emisija koju smo primijetili u RX J1416.4 + 2315 kako bi održala ideju kolapsa duž dominantnog vlakna. "
Optička svjetlina središnje dominantne galaksije ovog fosila slična je svjetlosti najsjajnijih galaksija u velikim klasterima (nazvanih „BCGs“). Prema astronomima, to podrazumijeva da su takve galaksije mogle nastati u fosilnim skupinama oko kojih će se nakupina kasnije nakupiti. Ovo nudi alternativni mehanizam za stvaranje BCG-a u odnosu na postojeće scenarije u kojima se BCG-i formiraju unutar klastera za vrijeme ili nakon kolapsa klastera.
„Proučavanje masivnih fosilnih skupina poput RX J1416.4 + 2315 važno je za testiranje našeg razumijevanja formiranja strukture u svemiru“, dodaje Khosroshahi. "U tijeku su kozmološke simulacije koje pokušavaju reproducirati svojstva koja promatramo, kako bismo razumjeli kako se razvijaju ovi ekstremni sustavi", zaključuje on.
Izvorni izvor: ESA News Release
