Kreditna slika: ESO
Tim europskih i čileanskih astronoma otkrio je nekoliko velikih nakupina galaksija na udaljenosti od 8 milijardi svjetlosnih godina koji bi trebali dati uvid u strukturu i razvoj Svemira. Klasteri galaksije otkriveni su kombiniranjem slika ESA-inog svemirskog teleskopa XMM-Newton i ESO-ovog vrlo velikog teleskopa. Klasteri galaksija se ne šire ravnomjerno, već se pojavljuju proširivi kroz Svemir poput weba, a do sada se čini da se oblik tih klastera nije promijenio otkad je Svemir bio vrlo mlad ..
Koristeći ESA XMM-Newton satelit, tim europskih i čileanskih astronoma [2] dobio je najdublju "svjetsku" rendgensku sliku svemira do danas. Ovaj prodorni pogled, upotpunjen opažanjima nekih od najvećih i najučinkovitijih zemaljskih optičkih teleskopa, uključujući ESO vrlo veliki teleskop (VLT), rezultirao je otkrivanjem nekoliko velikih nakupina galaksija.
Ovi rani rezultati ambicioznog istraživačkog programa izuzetno su obećavajući i otvoriti put za vrlo sveobuhvatan i temeljit popis klastera galaksija u različitim epohama. Oslanjajući se na vrhunsku astronomsku tehnologiju i s nenadmašnom promatračkom učinkovitošću, ovaj je projekt namijenjen pružanju novih uvida u strukturu i razvoj dalekog svemira.
Univerzalni web
Za razliku od zrna pijeska na plaži, materija nije ravnomjerno rasprostranjena po cijelom Svemiru. Umjesto toga, ona je koncentrirana u galaksije koje se same spajaju u grozdove (pa čak i nakupine klastera). Ti su klasteri "nanizani" u cijelom Svemiru u strukturi poput mrežnog, usp. ESO PR 11/01.
Naša galaksija, Mliječni put, na primjer, pripada takozvanoj Lokalnoj grupi koja također sadrži "Messier 31", Andromedinu galaksiju. Lokalna skupina sadrži oko 30 galaksija i mjere kroz nekoliko milijuna svjetlosnih godina. Ostali su grozdovi mnogo veći. Klaster Kome sadrži tisuće galaksija i mjeri više od 20 milijuna svjetlosnih godina. Još jedan dobro poznat primjer je skupina Djevice koja na nebu pokriva ne manje od 10 stupnjeva!
Klasteri galaksija su najmasivnija vezana struktura u Svemiru. Imaju masu od tisuću milijuna milijuna puta veću od mase našeg Sunca. Njihova se trodimenzionalna raspodjela prostora i gustoća broja mijenjaju s kozmičkim vremenom i pružaju informacije o glavnim kozmološkim parametrima na jedinstven način.
Otprilike petina optički nevidljive mase grozda nalazi se u obliku difuznog vrućeg plina između galaksija. Taj plin ima temperaturu od nekoliko desetaka milijuna stupnjeva i gustoću od jednog atoma po litri. Pri tako visokim temperaturama stvara snažnu rendgensku emisiju.
Promatranje ovog intergalaktičkog plina, a ne samo pojedinih galaksija, je poput gledanja zgrada grada danju, a ne samo osvijetljenih prozora noću. Zbog toga se klasteri galaksija najbolje otkrivaju pomoću satelita rendgenskih zraka.
Koristeći prethodne satelite rendgenskih zraka, astronomi su proveli ograničena istraživanja strukture velikih razmjera u obližnjem Svemiru. Međutim, do sada su im nedostajali instrumenti da bi pretraživanje proširili na velike sveske dalekog Svemira.
Promatranja širokog polja XMM-Newton
Marguerite Pierre (CEA Saclay, Francuska), s europskim / čileanskim timom astronoma poznatim kao konzorcij XMM-LSS [2], koristila je veliko vidno polje i visoku osjetljivost ESA-inog X-M-Newton opservatorija na potražite udaljene nakupine galaksija i preslikajte njihovu raspodjelu u prostoru. Oni su mogli vidjeti otprilike 7000 milijuna godina u kozmološku eru, kada je Svemir bio oko polovine svoje sadašnje veličine i starosti, kada su nakupine galaksija bile gušće nabijene.
Praćenje klastera je mukotrpan, višesatni proces, koji zahtijeva i svemirske i zemaljske teleskope. Doista, iz rendgenskih slika s XMM-om bilo je moguće odabrati nekoliko desetaka objekata kandidata koji su grupirani, a koji su identificirani kao područja pojačanog X-zračenja (usp. PR Photo 19b / 03).
Ali imati kandidata nije dovoljno! Moraju biti potvrđene i dodatno proučene pomoću zemaljskih teleskopa. U tandemu s XMM-Newtonom, Pierre koristi izuzetno široko polje snimljen na 4 m teleskopu Kanada-Francuska-Havaji, na Mauna Kea, Havaji, kako bi napravio optički snimak iste regije prostora. Računalni program izrađen po mjeri tada kombinira XMM-Newtonove podatke tražeći koncentracije X-zraka koje sugeriraju velike, proširene strukture. To su nakupine i predstavljaju samo oko 10% otkrivenih izvora rendgenskih zraka. Ostale su uglavnom daleke aktivne galaksije.
Povratak na zemlju
Kad program nađe klaster, zumira u tu regiju i pretvara XMM-Newtonove podatke u konturnu kartu intenziteta rendgenskih zraka, koja se zatim nanosi na CFHT optičku sliku (PR Photo 19c / 03). Astronomi to koriste kako bi provjerili je li išta vidljivo u području pojačane emisije rendgenskih zraka.
Ako se nešto vidi, rad se tada prebacuje na jedan od najboljih svjetskih optičkih / infracrvenih teleskopa, vrlo veliki teleskop evropskog opservatorija (VLT) u Paranalu (Čile). Pomoću multi-instrumenata FORS-a, astronomi povećavaju pojedinačne galaksije u polju, vršeći spektralna mjerenja koja otkrivaju njihove ukupne karakteristike, posebno crveni pomak, a samim tim i udaljenost.
Galaksije klastera imaju slične udaljenosti i to mjerenje na kraju osigurava, prosjekom, udaljenost klastera, kao i disperziju brzine u klasteru. Instrumenti FORS spadaju među najučinkovitije i najsvestranije za ovu vrstu rada, uzimajući u prosjeku spektar od 30 galaksija odjednom.
Prva spektroskopska opažanja posvećena identifikaciji i mjerenju crvenog pomaka XMM-LSS klastera galaksija obavljena su tijekom tri noći u jesen 2002.
Od ožujka 2003. u literaturi je bilo samo 5 poznatih klastera na tako velikom crvenom pomaku s dovoljno spektroskopski izmjerenih crvenih pomaka da se omogući procjena brzinske disperzije. Ali VLT je dozvolio dobivanje disperzije u udaljenom klasteru samo za 2 sata, podižući velika očekivanja za budući rad.
700 spektra…
Marguerite Pierre izuzetno je zadovoljna: Vremenski i radni uvjeti na VLT-u bili su optimalni. Samo u tri noći, promatrano je 12 polja s klasterima, dajući ne manje od 700 spektra galaksija. Cjelokupna strategija pokazala se vrlo uspješnom. Visoka učinkovitost promatranja VLT i FORS podržavaju naš plan provođenja naknadnih studija velikog broja udaljenih klastera s relativno malo vremena za promatranje. To predstavlja najznačajnije povećanje učinkovitosti u odnosu na prethodna pretraživanja.
Ovaj je istraživački program dobro započeo, jasno pokazujući izvedivost ovog novog multi-teleskopskog pristupa i njegovu vrlo visoku učinkovitost. I Marguerite Pierre i njezini kolege već primjećuju prve mučne rezultate: čini se da potvrđuje da je broj klastera prije 7000 milijuna godina malo drugačiji od današnjih. To posebno ponašanje predviđaju modeli Svemira koji se zauvijek proširuju, vozeći nakupine galaksija sve dalje i dalje.
Jednako važan, ovaj viševalitetni multi-teleskopski pristup koji je razvio konzorcij XMM-LSS za lociranje klastera galaksija također predstavlja odlučujući sljedeći korak u plodnoj sinergiji između svemirskog i zemaljskog opservatorija, te je stoga osnovni građevni blok predstojeći Virtualni opservatorij.
Više informacija
Ovaj rad zasnovan je na dva rada koja će biti objavljena u stručnom časopisu za astronomiju, Astronomija i Astrofizika (XMM-LSS istraživanje: I. Znanstvene motivacije, dizajn i prvi rezultati Marguerite Pierre i sur., Astro-ph / 0305191 i The XMM -LSS istraživanje: II. Prvi visoki crveni pomični galaksiji: opušteni i urušavajući sustavi Ivan Valtchanov i sur., Astro-ph / 0305192).
Dr. M. Pierre održat će pozvani predavanje na ovu temu na IAU Simpozijumu 216 - Mape Kozmosa - ovog četvrtka, 17. srpnja 2003., tijekom Generalne skupštine IAU-a 2003. u Sydneyu, Australija.
Bilješke
[1]: Ovo je koordinirano izdanje ESO / ESA.
[2]: Konzorcij XMM-LSS vodi Service d'Astrophysique du CEA (Francuska), a sastoji se od instituta iz Velike Britanije, Irske, Danske, Nizozemske, Belgije, Francuske, Italije, Njemačke, Španjolske i Čilea. Početna stranica XMM-LSS projekta može se naći na http://vela.astro.ulg.ac.be/themes/spatial/xmm/LSS/index_e.html
[3]: U astronomiji, "crveni pomak" označava udio kojim se linije u spektru objekta pomiču prema većim valnim duljinama. Budući da se crveni pomak kozmološkog objekta povećava s daljinom, promatrani crveni pomak udaljene galaksije također daje procjenu njegove udaljenosti.
Izvorni izvor: ESO News Release
