Фосилна галактическа група, както се наблюдава от XMM-Newton. Щракнете за уголемяване
Галактиките започват малки, но с времето нарастват, докато се сливат с други галактики. Остава само една голяма галактика, наречена фосилна група, която седи в още по-голям ореол от тъмна материя. Астрономите са озадачени как тези изкопаеми групи са в състояние бързо да се формират - някои не трябва да могат да го правят през живота на Вселената. Новите наблюдения от обсерваториите XMM-Newton на Чандра и ESA предоставиха нови улики за това как тези клъстери се сриват и формират.
Възползвайки се от високата чувствителност на XMM-Нютон на ESA и острото виждане на космическите обсерватории на НАСА Чандра, астрономите са изследвали поведението на масивни изкопаеми кластери от галактика, опитвайки се да открият как намират времето да се формират.
Много галактики пребивават в галактически групи, където изпитват близки срещи със съседите си и взаимодействат гравитационно с тъмната материя - маса, която прониква в цялото междугалактично пространство, но не се вижда пряко, защото не излъчва радиация.
Тези взаимодействия причиняват големи галактики да се въртят бавно към центъра на групата, където те могат да се слеят, за да образуват една единствена гигантска централна галактика, която прогресивно поглъща всички свои съседи.
Ако този процес приключи и в групата не попаднат нови галактики, резултатът е обект, наречен „изкопаема група“, в който почти всички звезди са събрани в една единствена гигантска галактика, която седи в центъра на ореол на тъмната материя в група. Наличието на този ореол може да се заключи от наличието на обширен горещ газ, който запълва гравитационните потенциални кладенци на много групи и излъчва рентгенови лъчи.
Група международни астрономи проучиха подробно физическите особености на най-масовата и гореща известна изкопаема група, с основната цел да се реши пъзел и да се разбере формирането на масивни вкаменелости. Всъщност според прости теоретични модели те просто не биха могли да се формират във времето, достъпно за тях!
Изследваната група изкопаеми, наречена „RX J1416.4 + 2315“, е доминирана от една елиптична галактика, разположена на една и половина хиляди милиона светлинни години от нас, и е 500 хиляди милиона пъти по-светеща от Слънцето.
Рентгеновите наблюдения на XMM-Нютон и Чандра, комбинирани с оптични и инфрачервени анализи, разкриха, че групата седи в рамките на горещ газов ореол с продължителност над три милиона светлинни години и нагрята до температура от 50 милиона градуса, главно поради шоковото нагряване като резултат от гравитационния срив.
Такава висока температура, приблизително два пъти по-висока от предварително изчислените стойности, обикновено е характерна за галактическите групи. Друга интересна особеност на цялата клъстерна система е голямата й маса, достигаща над 300 трилиона слънчеви маси. Само около два процента от него под формата на звезди в галактики и 15 процента под формата на горещ газ, излъчващ рентгенови лъчи. Основният принос към масата на системата е невидимата тъмна материя, която гравитационно свързва останалите компоненти.
Според изчисленията, изкопаеми групи, толкова масивни като RX J1416.4 + 2315, не биха имали време да се формират през цялата епоха на Вселената. Ключовият процес при формирането на такива изкопаеми групи е процесът, известен като „динамично триене“, при който голяма галактика губи своята орбитална енергия към заобикалящата я тъмна материя. Този процес е по-малко ефективен, когато галактиките се движат по-бързо, което правят в масивни „клъстери“ от галактики.
Това по принцип поставя горната граница на размера и масата на изкопаемите групи. Точните граници обаче все още не са известни, тъй като геометрията и масовото разпределение на групите могат да се различават от тези, които се приемат в прости теоретични модели.
„Простите модели за описване на динамичното триене предполагат, че сливащите се галактики се движат по кръгови орбити около центъра на клъстерната маса“, казва Хабиб Хорошахи от университета в Бирмингам (Обединеното кралство), първи автор на резултатите. „Вместо това, ако приемем, че галактиките падат към центъра на развиващия се клъстер по асиметричен начин, като например по протежение на нажежаема жичка, динамичното триене и така процесът на формиране на клъстера може да се случи в по-кратък времеви мащаб“, продължава той. Подобна хипотеза се подкрепя от силно удължената рентгенова емисия, която наблюдавахме в RX J1416.4 + 2315, за да поддържа идеята за срив по доминираща нишка. "
Оптичната яркост на централната доминираща галактика в този вкаменелост е подобна на тази на най-ярките галактики в големи струпвания (наречени „BCGs“). Според астрономите това означава, че такива галактики биха могли да възникнат във фосилни групи, около които струпването се струпва по-късно. Това предлага алтернативен механизъм за формиране на BCG в сравнение със съществуващите сценарии, при които BCG се формират в клъстери по време или след срива на клъстера.
„Проучването на масивни изкопаеми групи като RX J1416.4 + 2315 е важно, за да се тества нашето разбиране за формирането на структурата във Вселената“, добавя Хоросшахи. „В момента се извършват космологични симулации, които се опитват да възпроизведат свойствата, които наблюдаваме, за да разберем как се развиват тези крайни системи“, заключава той.
Оригинален източник: ESA News Release
