Źródło zdjęcia: ESO
Gromady galaktyk są bardzo dużymi elementami budującymi Wszechświat. Te gigantyczne struktury zawierają setki do tysięcy galaktyk i, mniej widoczna, ale równie interesująca, dodatkową ilość „ciemnej materii”, której pochodzenie wciąż przeciwstawia się astronomom, o łącznej masie tysięcy milionów milionów razy większej niż masa naszego Słońca. Na przykład stosunkowo gromada Coma zawiera tysiące galaktyk i mierzy ponad 20 milionów lat świetlnych. Innym dobrze znanym przykładem jest gromada Panny w odległości około 50 milionów lat świetlnych i wciąż rozciągająca się na niebie pod kątem większym niż 10 stopni!
Gromady galaktyk powstają w najgęstszych regionach Wszechświata. Jako takie doskonale śledzą kręgosłup wielkoskalowych struktur we Wszechświecie, w taki sam sposób, jak latarnie morskie śledzą linię brzegową. Badania gromad galaktyk mówią nam zatem o strukturze ogromnej przestrzeni, w której żyjemy.
Ankieta REFLEX
Zgodnie z tą ideą europejski zespół astronomów pod kierownictwem Hansa B? Hringera (MPE, Garching, Niemcy), Luigi Guzzo (INAF, Mediolan, Włochy), Chris A. Collins (JMU, Liverpool) i Peter Schuecker ( MPE, Garching) rozpoczął trwające dekadę badania tych gigantycznych struktur, próbując zlokalizować najbardziej masywne gromady galaktyk.
Ponieważ około jedna piąta niewidocznej optycznie masy gromady ma postać rozproszonego bardzo gorącego gazu o temperaturze rzędu kilkudziesięciu milionów stopni, gromady galaktyk wytwarzają silną emisję promieniowania rentgenowskiego. Dlatego najlepiej je odkryć za pomocą satelitów rentgenowskich.
W ramach tego fundamentalnego badania astronomowie rozpoczęli od wyboru obiektów kandydujących przy użyciu danych z rentgenowskiego atlasu nieba opracowanego przez niemiecką misję badań satelitarnych ROSAT. To był dopiero początek - potem nastąpiło wiele żmudnej pracy: ostateczna identyfikacja tych obiektów w świetle widzialnym i pomiar odległości (tj. Przesunięcie ku czerwieni) kandydatów do gromady.
Określenia przesunięcia ku czerwieni dokonano za pomocą obserwacji kilkoma teleskopami w obserwatorium ESO La Silla w Chile w latach 1992–1999. Jaśniejsze obiekty obserwowano za pomocą teleskopów ESO 1,5 mi ESO / MPG 2,2 m, podczas gdy dla bardziej odległych i słabszych obiektów zastosowano teleskop ESO 3,6 m.
12-letni program przeprowadzany na tych teleskopach jest znany astronomom jako badanie skupień REFLEX (ROSAT-ESO Flux Limited X-ray). Obecnie zakończono publikację unikalnego katalogu z cechami 447 najjaśniejszych gromad rentgenowskich galaktyk na południowym niebie. Wśród nich odkryto ponad połowę klastrów podczas tej ankiety.
Ograniczanie zawartości ciemnej materii
Gromady galaktyk są dalekie od równomiernego rozmieszczenia we Wszechświecie. Zamiast tego mają tendencję do zlepiania się w jeszcze większe struktury, „supergromady”. Zatem z gwiazd, które gromadzą się w galaktykach, galaktyk gromadzących się w gromadach i gromad wiążących się razem w supergromadach, Wszechświat wykazuje strukturę we wszystkich skalach, od najmniejszej do największej. Jest to relikt bardzo wczesnej (formacyjnej) epoki Wszechświata, tak zwanego okresu „inflacyjnego”. W tym czasie, zaledwie ułamek sekundy po Wielkim Wybuchu, drobne fluktuacje gęstości zostały wzmocnione i przez eony dały początek znacznie większym strukturom.
Ze względu na związek między pierwszymi fluktuacjami a obserwowanymi teraz gigantycznymi strukturami unikalny katalog REFLEX - największy w swoim rodzaju - pozwala astronomom na znaczne ograniczenie zawartości Wszechświata, a w szczególności ilości ciemnej materii, która jest wierzył, że to przeniknie. Co ciekawe, ograniczenia te są całkowicie niezależne od wszystkich innych metod stosowanych do potwierdzenia istnienia ciemnej materii, takich jak badanie bardzo odległych supernowych (patrz np. ESO PR 21/98) lub analiza tła kosmicznej mikrofalówki (np. satelita WMAP). W rzeczywistości nowe badanie REFLEX jest bardzo komplementarne do wyżej wymienionych metod.
Zespół REFLEX stwierdza, że średnia gęstość Wszechświata mieści się w zakresie od 0,27 do 0,43 razy „gęstości krytycznej”, co stanowi jak dotąd najsilniejsze ograniczenie tej wartości. W połączeniu z najnowszymi badaniami nad supernowymi wynik REFLEX implikuje, że bez względu na naturę ciemnej energii, dokładnie naśladuje ona Wszechświat ze stałą kosmologiczną Einsteina.
Gigantyczna łamigłówka
Katalog REFLEX będzie również służyć wielu innym przydatnym celom. Dzięki niemu astronomowie będą w stanie lepiej zrozumieć szczegółowe procesy, które przyczyniają się do ogrzewania gazu w tych klastrach. Możliwe będzie również badanie wpływu środowiska gromady na każdą galaktykę. Co więcej, katalog jest dobrym punktem wyjścia do poszukiwania gigantycznych soczewek grawitacyjnych, w których klaster działa jak gigantyczna soczewka powiększająca, skutecznie umożliwiając obserwacje najsłabszych i najodleglejszych obiektów, które w innym przypadku uniknęłyby wykrycia za pomocą współczesnych teleskopów.
Ale, jak mówi Hans B? Hringer: „Być może najważniejszą zaletą tego katalogu jest to, że właściwości każdego skupienia można porównać z całą próbką. Jest to główny cel ankiet: zebranie kawałków gigantycznej układanki, aby zbudować wspanialszy widok, w którym każdy element nabiera nowego, bardziej kompleksowego znaczenia. ”
Oryginalne źródło: ESO News Release
