Kreditna slika: ESO
Skupina evropskih in čilskih astronomov je odkrila več velikih grozdov galaksije na razdalji 8 milijard svetlobnih let, ki naj bi omogočile vpogled v zgradbo in razvoj vesolja. Skupine galaksije so bile odkrite s kombinacijo slik vesoljskega teleskopa XMM-Newton ESA in zelo velikega teleskopa ESO. Grozdi galaksije se ne širijo enakomerno, ampak se zdijo nanizani po Vesolju kot splet, in do zdaj se zdi, da se oblika teh grozdov ni spremenila, saj je bilo Vesolje zelo mlado.
Skupina evropskih in čilskih astronomov [2] je s pomočjo satelita ESA XMM-Newton pridobila najglobljo "široko polje" rentgensko sliko vesolja do danes. Ta prodorni pogled, ki ga dopolnjujejo opazovanja nekaterih največjih in najučinkovitejših zemeljskih optičnih teleskopov, vključno z zelo velikim teleskopom ESO (VLT), je privedel do odkritja več velikih grozdov galaksije.
Ti zgodnji rezultati ambicioznega raziskovalnega programa so izjemno obetavni in utirajo pot za zelo obsežen in temeljit popis skupin galaksij v različnih epohah. Ta projekt se opira na najpomembnejšo astronomsko tehnologijo in z neizmerno učinkovitostjo opazovanja, ki bo omogočil nov vpogled v strukturo in razvoj daljnega Vesolja.
Univerzalni splet
Za razliko od zrn peska na plaži snov ni enakomerno razširjena po vesolju. Namesto tega je koncentrirana v galaksije, ki se same združijo v grozde (in celo grozde grozdov). Ti grozdi so v celotnem vesolju "nanizani" v podobno spletno strukturo, prim. ESO PR 11/01.
Naša galaksija, Mlečna pot, na primer, spada v tako imenovano lokalno skupino, ki vključuje tudi "Messier 31", galaksijo Andromeda. Lokalna skupina vsebuje približno 30 galaksij in meri nekaj milijonov svetlobnih let. Ostali grozdi so veliko večji. Grozd koma vsebuje na tisoče galaksij in meri več kot 20 milijonov svetlobnih let. Drug dobro znan primer je grozd Device, ki na nebu pokriva najmanj 10 stopinj!
Grozdi galaksij so najbolj množične vezane strukture v vesolju. Imajo maso v višini tisoč milijonov večkratno maso našega Sonca. Njihova tridimenzionalna porazdelitev prostora in gostota števil se spreminjata s kozmičnim časom in na edinstven način zagotavljata informacije o glavnih kozmoloških parametrih.
Približno petina optično nevidne mase grozda je v obliki razpršenega vročega plina med galaksijami. Ta plin ima temperaturo približno nekaj deset milijonov stopinj in gostoto okoli enega atoma na liter. Pri tako visokih temperaturah proizvaja močne rentgenske emisije.
Opazovanje tega medgalaktičnega plina in ne samo posameznih galaksij je kot videti gradnje mesta podnevi, ne le osvetljena okna ponoči. To je razlog, zakaj je grozde galaksij najbolje odkriti s pomočjo rentgenskih satelitov.
Z uporabo prejšnjih rentgenskih satelitov so astronomi izvajali omejene študije obsežne strukture bližnjega Vesolja. Vendar pa jim je doslej primanjkovalo instrumentov, da bi iskanje razširili na velike količine daljnega Vesolja.
Opazovanja s širokim poljem XMM-Newton
Marguerite Pierre (CEA Saclay, Francija) je z evropsko / čilsko ekipo astronomov, znana kot konzorcij XMM-LSS [2], uporabila veliko vidno polje in visoko občutljivost ESA-jevega rentgenskega observatorija XMM-Newton za iskanje oddaljenih grozdov galaksij in načrtovanje njihove razporeditve v vesolju. Opazili so lahko približno 7000 milijonov let v kozmološko dobo, ko je bilo vesolje približno polovico njegove sedanje velikosti in starosti, ko so bili grozdi nakopičeni bolj.
Sledenje gručam je zahteven večstopenjski postopek, ki zahteva tako teleskope kot zemeljske teleskope. Iz rentgenskih slik z XMM je bilo mogoče izbrati več deset predmetov v grozdu, opredeljenih kot območja povečanega rentgenskega sevanja (prim. PR Photo 19b / 03).
Toda imeti kandidate ni dovolj! Treba jih je potrditi in nadalje raziskati s zemeljskimi teleskopi. V tandemu z XMM-Newtonom Pierre uporablja zelo široko polje, ki je pritrjen na 4-metrski teleskop Kanada-Francija-Havaji na Mauna Kea, Havaji, za optični posnetek istega prostora prostora. Po meri narejen računalniški program nato združi podatke XMM-Newton in išče koncentracije rentgenskih žarkov, ki kažejo na velike, razširjene strukture. To so grozdi in predstavljajo le približno 10% odkritih rentgenskih virov. Ostale so večinoma oddaljene aktivne galaksije.
Nazaj na tla
Ko program najde gručo, poveča območje in pretvori podatke XMM-Newton v konturno karto intenzivnosti rentgenskih žarkov, ki se nato namesti na CFHT optično sliko (PR Photo 19c / 03). Astronomi to uporabljajo za preverjanje, ali je na območju podaljšane rentgenske emisije kaj vidnega.
Če se nekaj vidi, se delo nato preusmeri na enega izmed glavnih optičnih / infrardečih teleskopov na svetu, zelo velik teleskop evropskega opazovalnega urada (VLT) v Paranalu (Čile). S pomočjo multi-mode instrumentov FORS astronomi povečujejo posamezne galaksije na terenu in izvedejo spektralne meritve, ki razkrijejo njihove splošne značilnosti, zlasti njihovo rdečo premikanje in s tem razdaljo.
Galaksije grozda imajo podobne razdalje in te meritve na koncu zagotavljajo s povprečjem razdaljo grozda in razpršitev hitrosti v grozdu. Instrumenti FORS so med najučinkovitejšimi in najbolj vsestranskimi za tovrstno delo, pri čemer imajo hkrati povprečni spekter 30 galaksij.
Prva spektroskopska opazovanja, namenjena identifikaciji in merjenju rdečega premika galaksij XMM-LSS, so se zgodila v treh noči jeseni 2002.
Od marca 2003 je bilo v literaturi le 5 znanih grozdov na tako velikem rdečem premiku z dovolj spektroskopsko izmerjenimi rdečimi premiki, da je bilo mogoče oceniti hitrostno disperzijo. Toda VLT je dovolil pridobivanje disperzije v oddaljenem grozdu samo v dveh urah, kar je vzbudilo velika pričakovanja za prihodnje delo.
700 spektrov…
Marguerite Pierre je izredno zadovoljna: Vreme in delovni pogoji na VLT so bili optimalni. Samo v treh nočeh so opazili 12 grozdnih polj, ki so prinesla nič manj kot 700 spektrov galaksij. Celotna strategija se je izkazala za zelo uspešno. Visoka učinkovitost opazovanja VLT in FORS podpira naš načrt izvajanja nadaljnjih študij velikega števila oddaljenih skupin z razmeroma malo časa za opazovanje. To pomeni najpomembnejše povečanje učinkovitosti v primerjavi s prejšnjimi iskanji.
Sedanji raziskovalni program se je dobro začel, jasno prikazuje izvedljivost tega novega pristopa z več teleskopi in njegovo zelo visoko učinkovitost. In Marguerite Pierre in njeni sodelavci že opažajo prve mučne rezultate: zdi se, da potrjuje, da se je število grozdov pred 7000 milijoni let malo razlikovalo od današnjih. To posebno vedenje napovedujejo modeli vesolja, ki se za vedno širijo in grozdijo galaksije vse bolj in bolj narazen.
Prav tako pomemben je več-valovni večkolesarski pristop, ki ga je razvil konzorcij XMM-LSS za lociranje grozdov galaksij, tudi odločilen naslednji korak v rodovitni sinergiji med vesoljskimi in zemeljskimi opazovalnicami, zato je temeljni gradnik prihajajoči Virtualni observatorij.
Več informacij
To delo temelji na dveh prispevkih, objavljenih v strokovni reviji astronomije, Astronomy in Astrophysics (raziskava XMM-LSS: I. Znanstveni vzgibi, oblikovanje in prvi rezultati Marguerite Pierre in sod., Astro-ph / 0305191 in The XMM -LSS raziskava: II. Prvi visoki grozdi rdečih premikov: sproščeni in zrušeni sistemi Ivan Valtchanov in sod., Astro-ph / 0305192).
Dr. M. Pierre bo na tem simpoziju IAU 216 - Zemljevidi kozmosa - na to četrtek, 17. julija 2003, med Generalno skupščino IAU v Sydneyju v Avstraliji govoril o tej temi.
Opombe
[1]: To je usklajena izdaja ESO / ESA.
[2]: Konzorcij XMM-LSS vodi Service d'Astrophysique du CEA (Francija) in ga sestavljajo inštituti iz Velike Britanije, Irske, Danske, Nizozemske, Belgije, Francije, Italije, Nemčije, Španije in Čila. Domačo stran projekta XMM-LSS najdete na strani http://vela.astro.ulg.ac.be/themes/spatial/xmm/LSS/index_e.html
[3]: V astronomiji "rdeči premik" označuje ulomek, s katerim se črte v spektru predmeta preusmerijo na daljše valovne dolžine. Ker se rdeči premik kozmološkega predmeta povečuje z razdaljo, opazovano rdeče premikanje oddaljene galaksije zagotavlja tudi oceno njegove razdalje.
Izvirni vir: ESO News Release
