Mednarodni ekipi astronomov [2] je uspelo z veliko natančnostjo izmeriti hitrosti velikega števila planetarnih meglic [3] v medgalaktičnem prostoru znotraj galaksij Device. Za to so uporabili visoko učinkovit FLAMES spektrograf [4] na zelo velikem teleskopu ESO na observatoriju Paranal (Čile).
Te planetarne zvezde meglice, ki prosto plujejo v sicer na videz praznem prostoru med galaksijami velikih grozdov, se lahko uporabljajo kot "sonde" gravitacijskih sil, ki delujejo znotraj teh grozdov. V teh regijah sledijo množicam, vidnim in nevidnim. To pa astronomom omogoča, da preučijo zgodovino tvorbe teh velikih vezanih struktur v vesolju.
Natančne meritve hitrosti 40 teh zvezd potrjujejo mnenje, da je Devica zelo neenakomerna grozdna skupina, sestavljena iz več podenot, ki še niso imele časa, da pridejo v ravnovesje. Ti novi podatki jasno kažejo, da je grozd Device še vedno v nastajanju.
Prav tako prvič dokazujejo, da ima ena svetla galaksija v regiji, Messier 87, zelo razširjen halo zvezd, ki sega do vsaj 65 kpc. To je več kot dvakratno velikost naše galaksije, Mlečna pot.
Mladi grozd
Na razdalji približno 50 milijonov svetlobnih let je grozd Device najbližja grozdna skupina. Nahaja se v zodiakalnem ozvezdju Devica (Devica) in vsebuje veliko sto galaksij, od velikanskih in masivnih eliptičnih galaksij in spirale, kot je naša lastna Mlečna pot, do pritlikavih galaksij, stokrat manjših od njihovih velikih bratov. Francoski astronom Charles Messier je v svoj slavni katalog meglic vpisal 16 članov grozda Device. Slika jedra grozda, pridobljena s kamero Wide Field Imager v observatoriju ESO La Silla, je bila lani objavljena kot PR Photo 04a / 03.
Grozdi galaksij se verjamejo, da so nastali v daljšem časovnem obdobju s sestavljanjem manjših entitet, in sicer z močnim gravitacijskim potegom iz temne in svetleče snovi. Grozd Device velja za sorazmerno mlad grozd, ker so prejšnje študije odkrile majhne "podvrsti galaksij" okoli večjih galaksij Messier 87, Messier 86 in Messier 49. Ti podgrupi se morajo še združiti, da tvorijo gostejše in gladkejši grozdni grozd.
Nedavna opazovanja kažejo, da je tako imenovani "intrakluster" prostor, območje med galaksijami v grozdu, prežet z redko "intraklaster populacijo zvezd", ki jo je mogoče uporabiti za podrobno proučevanje strukture grozda.
Kozmični potepuhi
Prva odkritja intraklusterskih zvezd v grozdu Device so italijanska astronomka Magda Arnaboldi (Torinski observatorij, Italija) in njene sodelavke leta 1996 naredilo navidezno, da bi raziskali razširjene halove galaksij v grozdih Device, z ESO New Tehnološki teleskop v La Silla so iskali predmete, znane kot »planetarne meglice« [3].
Planetarne meglice (PNe) je mogoče zaznati na velikih razdaljah od močnih emisijskih vodov. Ti ozki emisijski vodi omogočajo tudi natančno meritev njihovih radialnih hitrosti. Planetarne meglice lahko tako služijo preiskovanju premikov zvezd v halo regijah oddaljenih galaksij.
V svoji raziskavi so astronomi našli več planetarnih meglic, ki očitno niso povezane z nobenimi galaksijami, ampak se gibljejo v gravitacijskem polju celotnega grozda. Ti "popotniki" so pripadali na novo odkriti populaciji zvezdnikov znotraj skupine.
Od teh prvih opazovanj je bilo odkritih več sto teh popotnikov. Predstavljati morajo vrh ledene gore velike množice zvezd, ki se v teh ogromnih grozdih plavajo med galaksijami. Ker so planetarne meglice zadnja stopnja skupnih zvezd z nizko maso - kot je naše Sonce - so reprezentativne za zvezdno prebivalstvo na splošno. In ker so planetarne meglice precej kratkotrajne (nekaj deset tisoč let - utrip na astronomskih časovnih okvirih), lahko astronomi ocenijo, da je ena zvezda v približno 8000 milijonih zvezd sončnega tipa v vsakem trenutku vidna kot planetarna meglica. Tako mora biti med galaksijami primerljivo število zvezd kot v samih galaksijah. A ker so razredčene v tako velikem volumnu, jih je komaj zaznati.
Ker so te zvezde pretežno stare, je najverjetnejša razlaga za njihovo prisotnost v medklasterskem prostoru ta, da so nastale znotraj posameznih galaksij, ki so bile pozneje v bližnjih srečanjih z drugimi galaksijami odstranjene mnogim zvezdam v začetnih fazah nastajanja grozda. Te "izgubljene" zvezde smo nato razpršili v znotrajprostorski prostor, kjer jih zdaj najdemo.
Tako lahko planetarne meglice zagotavljajo edinstven ročaj glede števila, vrste zvezd in gibov v regijah, ki lahko vsebujejo veliko maso. Njihovi gibi vsebujejo fosilne zapise o zgodovini interakcij galaksij in nastanku galaksije.
Merjenje hitrosti umiranja zvezd
Mednarodna ekipa astronomov [2] je nadaljevala podrobno preučevanje premikov planetarnih meglic v gruči Device, da bi določila njegovo dinamično zgradbo in jo primerjala s številčnimi simulacijami. V ta namen so izvedli zahteven raziskovalni program, katerega namen je bil potrditi kandidate za planetarno meglico znotraj celice, ki so jih našli prej, in izmeriti njihove radialne hitrosti v treh različnih regijah ("raziskovalna polja") v jedru grozda Device.
To še zdaleč ni lahka naloga. Emisija v glavni emisijski vodi kisika iz planetarne meglice v Devici je primerljiva z emisijo 60-vatne žarnice na razdalji približno 6,6 milijona kilometrov, kar je približno 17-krat več kot povprečna razdalja do Lune. Poleg tega so vzorci planetarnih meglic znotraj klase redki, le nekaj deset planetarnih meglic v četrtini stopinjskega kvadratnega nebesnega polja - približno velikosti Lune. Spektroskopska opazovanja tako zahtevajo 8-metrske teleskope in spektrograme z velikim vidnim poljem. Zato so se morali astronomi zanašati na spektrograf FLAMES-GIRAFFE na VLT [4] s svojo relativno visoko spektralno ločljivostjo, vidnim poljem 25 arcmin in možnostjo, da hkrati vzamejo do 130 spektra.
Astronomi so preučevali skupno 107 zvezd, med katerimi je bilo 71 verjel, da so resnično planetarni kandidati znotraj klase. Opazovali so med 21 in 49 predmetov hkrati približno 2 uri na polju. Trije deli anketiranega jedra Device vsebujejo več svetlih galaksij (Messier 84, 86, 87 in NGC 4388) in veliko manjših galaksij. Izbrani so bili za predstavljanje različnih entitet grozda.
Spektroskopske meritve bi lahko potrdile intrakluster naravo 40 preučenih planetarnih meglic. Podali so tudi veliko znanja o strukturi tega dela grozda Device.
Pri izdelavi
V prvem polju blizu Messierja 87 (M87) so astronomi izmerili srednjo hitrost blizu 1250 km / s in precej majhno disperzijo okoli te vrednosti. Večina zvezd na tem področju je tako fizično vezana na svetlo galaksijo M87, enako kot je Zemlja vezana na Sonce. Magda Arnaboldi pojasnjuje: "Ta študija je pripeljala do izjemnega odkritja, da ima Messier 87 zvezdni halo v približnem dinamičnem ravnovesju do vsaj 65 kpc ali več kot 200.000 svetlobnih let. To je več kot dvakrat večja od naše lastne galaksije, Mlečna pot, in je prej nismo poznali. "
Disperzija hitrosti, opažena v drugem polju, ki je daleč od svetlih galaksij, je večja kot v prvem za faktor štiri. Ta zelo velika razpršitev, ki kaže, da se zvezde gibljejo v zelo različnih smereh z različnimi hitrostmi, nam tudi pove, da to polje najverjetneje vsebuje veliko zveznih zvezd, na katere gibanje komaj vplivajo velike galaksije. Novi podatki kažejo na to, da bi ta populacija zvezd lahko nastala zaradi motenj majhnih galaksij, ko so krožile po M87.
Porazdelitev hitrosti v tretjem polju, kot je razvidno iz spektrov FLAMES, je spet drugačna. Hitrosti kažejo podkonstrukcije, povezane z velikimi galaksijami Messier 86, Messier 84 in NGC 4388. Najverjetneje velika večina vseh teh planetarnih meglic pripada zelo razširjenemu halu okoli Messierja 84.
Ortwin Gerhard (Univerza v Bazelu, Švica), član ekipe, je navdušen: "Skupne meritve hitrosti potrjujejo stališče, da je grozd Device zelo neenakomerna in nepretočna skupina galaksij, sestavljena iz več podenot. S spektrografom FLAMES smo tako lahko opazovali premike v grozdu Device, in sicer v trenutku, ko se njegove podenote še vedno združujejo. In to je zagotovo pogled vreden ogleda! "
Več informacij
Rezultati, predstavljeni v tem sporočilu za javnost ESO, temeljijo na raziskovalnem prispevku ("Line-of-Sight-Speed Points of Intracluster Planettarne meglice v jedru grozdja Device" avtorja M. Arnaboldi idr.), Ki je pravkar prikazan v raziskovalni reviji. Astrofizični časopis Letters Vol. 614, str. 33.
Opombe
[1]: Sporočilo za javnost Univerze v Bazelu na to temo je na voljo na spletnem mestu http://www.zuv.unibas.ch/uni_media/2004/20041022virgo.html.
[2]: Člani skupine so Magda Arnaboldi (INAF, Osservatorio di Pino Torinese, Italija), Ortwin Gerhard (Astronomisches Institut, Universit? T Basel, Švica), Alfonso Aguerri (Instituto de Astrofisica de Canarias, Španija), Kenneth C. Freeman (Observatorij Mount Stromlo, ACT, Avstralija), Nicola Napolitano (astronomski inštitut Kapteyn, Nizozemska), Sadanori Okamura (oddelek za astronomijo, tokijska univerza, Japonska), in Naoki Yasuda (Inštitut za raziskovanje kozmičnih žarkov, Univerza iz Tokia, Japonska).
[3]: Planetarne meglice so soncem podobne zvezde v končni fazi odmiranja, med katero odvržejo svoje zunanje plasti v okoliški prostor. Hkrati razkrijejo svoje majhno in vroče zvezdno jedro, ki je videti kot "bela pritlikava zvezda". Izvržena ovojnica je osvetljena in segreta zvezdna sredica in močno oddaja značilne emisijske cevi iz več elementov, predvsem kisika (pri valovnih dolžinah 495,9 in 500,7 nm). Njihovo ime izvira iz dejstva, da nekateri od teh bližnjih predmetov, kot je meglica z bučkami (glej ESO PR Photo 38a / 98), spominjajo na diske velikanskih planetov v osončju, če jih gledamo z majhnimi teleskopi.
[4]: FLAMES, večelementni spektrograf Fibre Large Array, je nameščen na 8,2-metrskem teleskopu VLT KUEYEN. Sposoben je opazovati spektre velikega števila posameznih, šibkih predmetov (ali območij majhnega neba) hkrati in pokriva nebesno polje s premerom najmanj 25 arcmin, to je skoraj enako veliko kot polna Luna. Je rezultat sodelovanja med ESO, Observatoire de Paris-Meudon, Observatoire de Gen-Lausanne in Anglo Avstralsko opazovalnico (AAO).
Izvirni vir: ESO News Release
