Naukowcy z University of Birmingham wykorzystali nową generację kosmicznych obserwatoriów rentgenowskich do badania galaktyk kopalnych - starożytnych grup galaktyk, w których wszystkie duże galaktyki stopniowo się połączyły, tworząc jedną centralną galaktykę gigantyczną.
Astronomowie odkryli niezwykłe stężenie ciemnej i normalnej materii w rdzeniach izolowanych układów gwiezdnych, w porównaniu z rozkładem masy w normalnych grupach galaktyk.
Wiele galaktyk, w tym nasza Droga Mleczna, przebywa w grupach. Czasami doświadczają bliskich spotkań z innymi członkami grupy. Symulacje komputerowe przewidują, że takie interakcje powodują, że duże galaktyki kręcą się powoli w kierunku środka grupy, gdzie mogą się łączyć, tworząc pojedynczą gigantyczną galaktykę, która stopniowo połyka wszystkich swoich sąsiadów.
Ponieważ wiele grup galaktyk posiada wydłużone halo gorącego gazu i ciemnej materii, dziesięć lat temu przewidywano, że powinna istnieć klasa układów nazwanych grupami kopalnymi, w której wszystkie główne galaktyki połączyły się, tworząc jedną centralną galaktykę gigantyczną. Byłoby to otoczone jasną promieniami rentgenowskimi chmurą gorącego gazu, która rozciąga się na zewnątrz do wielu promieni galaktycznych.
Kiedy po raz pierwszy odkryliśmy duże aureole gorącego gazu, w których osadzone są bardzo zwarte grupy galaktyk, zdaliśmy sobie sprawę, że zaledwie kilka miliardów lat dalszej ewolucji pozostawiłoby pojedynczą, gigantyczną, połączoną galaktykę siedzącą w centrum jasnego X- ray halo, powiedział Trevor Ponman, lider grupy z Birmingham, który dokonał tej prognozy, a następnie odkrył pierwszą grupę kopalną w 1994 roku.
Teorie sugerują również, że grupy kopalne, które należą do jeszcze większych gromad galaktyk, mogą stanowić gigantyczne galaktyki eliptyczne, które często znajdują się w centrach takich gromad.
Zespół z Birmingham zaobserwował sześć prawdopodobnych grup kopalnych w ciągu ostatnich dwóch lat, korzystając z ostrej wizji Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra X-Ray Space Space i wysokiej czułości ESA krążących wokół obserwatorium rentgenowskiego XMM-Newton. Sześć grup kopalnych znajduje się w odległości do dwóch miliardów lat świetlnych od Ziemi. Głównym celem zespołu było zbadanie mechanizmów tworzenia grup kopalnych i gigantycznych galaktyk eliptycznych.
Kluczem do badań było rozmieszczenie ciemnej materii w grupach kopalnych. Ta tajemnicza materia stanowi ponad 80 procent masy Wszechświata, ale jej natura nie jest znana. Ciemna materia nigdy nie została wykryta bezpośrednio, ale jej obecność wynika z jej grawitacyjnego wpływu na zwykłą materię.
Duża galaktyka eliptyczna NGC 6482 była przedmiotem szczególnego zainteresowania zespołu, ponieważ jest najbliższą znaną grupą kopalną i można ją było szczegółowo zbadać. Ten izolowany gigant, który świeci odpowiednikiem 110 miliardów słońc, znajduje się 100 milionów lat świetlnych stąd w gwiazdozbiorze Herkulesa. Korzystając z zaawansowanego spektrometru obrazującego CCD Chandras, Habib Khosroshahi, Trevor Ponman i Laurence Jones zastosowali obserwacje gorącego gazu do śledzenia rozkładu ciemnej materii w NGC 6482. Gaz ogrzewa się do temperatury 10 milionów stopni Celsjusza, głównie z powodu szoku ogrzewanie w wyniku zapadania się grawitacji.
Przemawiając dziś na Narodowym Spotkaniu Astronomicznym RAS w Birmingham, Habib Khosroshahi opisał odkrycie niezwykłego stężenia ciemnej materii w jądrze NGC 6482. Khosroshahi opisał także dwa kolejne przykłady wysokiego stężenia masy w bardziej masywnych i odległych galaktiach kopalnych badanych przez zarówno teleskopy Chandra, jak i XMM-Newton, chociaż przypadek NGC 6482 jest wyjątkowy, ponieważ możliwe jest sondowanie środka układu z większą dokładnością.
Według Khosroshahi stwierdzono, że stężenie masy w centrum tych starożytnych grup galaktyk, które jest głównie w postaci ciemnej materii, jest zwykle pięciokrotnie wyższe niż w normalnych grupach galaktyk o podobnej masie i wielkości halo. To centralne stężenie masy popiera ideę, że grupy kopalne, takie jak NGC 6482, są bardzo starymi strukturami, które zapadły się na długo przed powstaniem typowych grup galaktyk. „Wyjaśnienie takiego scentralizowanego rozkładu ciemnej materii może być takie, że układ powstał przy bardzo dużym przesunięciu ku czerwieni, gdy Wszechświat był bardzo młody i gęsty, powiedział Khosroshahi.
Dodał, że wielką zaletą grup kopalnych w porównaniu do normalnych grup jest to, że nie zachodzi żadna poważna interakcja galaktyki, która może mieszać gorący gaz. Dlatego zapewniają idealne laboratoria do badania właściwości widzialnej materii w postaci gazu i gwiazd, a także ich pojemnika, ciemnej materii.
Oryginalne źródło: RAS News Release
