Кредит за изображение: ESO
Клъстерите от галактики са много големи градивни елементи на Вселената. Тези гигантски структури съдържат стотици хиляди галактики и, по-малко видими, но също толкова интересни, допълнително количество „тъмна материя”, чийто произход все още опровергава астрономите, с обща маса хиляди милиони милиони пъти повече от масата на нашето Слънце. Сравнително близкият куп на Кома, например, съдържа хиляди галактики и измерва повече от 20 милиона светлинни години. Друг добре известен пример е струпването на Дева на разстояние около 50 милиона светлинни години и все още се простира под ъгъл над 10 градуса в небето!
Клъстери от галактики се образуват в най-плътните райони на Вселената. Като такива, те перфектно проследяват гръбнака на мащабните структури във Вселената, по същия начин, по който фаровете проследяват бреговата ивица. Следователно изследванията на струпвания от галактики ни казват за структурата на огромното пространство, в което живеем.
Проучването REFLEX
Следвайки тази идея, европейски екип от астрономи, под ръководството на Ханс B? Hringer (MPE, Garching, Германия), Luigi Guzzo (INAF, Милано, Италия), Chris A. Collins (JMU, Liverpool) и Peter Schuecker ( MPE, Garching) започна десетилетие проучване на тези гаргантски структури, опитвайки се да открие най-масивните от струпвания на галактики.
Тъй като около една пета от оптически невидимата маса на клъстер е под формата на дифузен много горещ газ с температура от порядъка на няколко десетки милиона градуса, струпванията на галактики произвеждат мощна рентгенова емисия. Следователно те са най-добре открити с помощта на рентгенови спътници.
За това фундаментално проучване астрономите по този начин започнаха с подбор на кандидат-обекти, използвайки данни от рентгеновия скален атлас, съставен от германската мисия за спътникови изследвания ROSAT. Това беше само началото - след това последва много досадна работа: извършване на окончателната идентификация на тези обекти на видима светлина и измерване на разстоянието (т.е. червено изместване) на кандидатите в клъстера.
Определянето на червеното изместване е направено с наблюдения с няколко телескопа в обсерваторията ESO La Silla в Чили от 1992 г. до 1999 г. По-ярките обекти са наблюдавани с ESO 1.5-m и ESO / MPG 2.2-m телескопи, докато за по-далечните и по-бедни обекти е използван телескопът ESO 3.6 m.
Проведена в тези телескопи, 12-годишната програма е известна на астрономите като REFLEX (ROSAT-ESO Flux Limited X-ray) клъстерна анкета. Сега приключи с публикуването на уникален каталог с характеристиките на 447 най-ярките рентгенови клъстери на галактики в южното небе. Сред тях повече от половината клъстери бяха открити по време на това проучване.
Ограничаване на съдържанието на тъмната материя
Галактическите клъстери далеч не са равномерно разпределени във Вселената. Вместо това те са склонни да се конгломерат в още по-големи структури, „супер-клъстери“. По този начин, от звезди, които се събират в галактики, галактики, които се събират в клъстери и групи, свързващи се заедно в супер-клъстери, Вселената показва структуриране на всички скали - от най-малките до най-големите. Това е реликт от много ранната (формирователна) епоха на Вселената, така наречения „инфлационен“ период. По това време, само незначителна част от една секунда след Големия взрив, малките колебания на плътността се усилват и през еоните те раждат много по-големите структури.
Поради връзката между първите колебания и гигантските структури, наблюдавани сега, уникалният каталог REFLEX - най-големият по рода си, позволява на астрономите да поставят значителни ограничения върху съдържанието на Вселената и в частност върху количеството тъмна материя, което е вярва, че го пронизва. По-скоро интересното е, че тези ограничения са напълно независими от всички останали досега методи, използвани за отстояване на тъмната материя, като например изследване на много далечни свръхнови (виж например ESO PR 21/98) или анализ на космическия микровълнов фон (напр. спътника WMAP). Всъщност новото проучване на REFLEX много допълва гореспоменатите методи.
Екипът на REFLEX заключава, че средната плътност на Вселената е в диапазона от 0,27 до 0,43 пъти повече от „критичната плътност“, осигурявайки най-силното ограничение на тази стойност до момента. В комбинация с най-новото изследване на свръхнови, резултатът REFLEX предполага, че каквато и да е природата на тъмната енергия, тя имитира тясно Вселената с космологичната константа на Айнщайн.
Гигантски пъзел
Каталогът REFLEX ще служи и за много други полезни цели. С него астрономите ще могат по-добре да разберат подробните процеси, които допринасят за нагряването на газа в тези клъстери. Също така ще бъде възможно да се проучи влиянието на средата на клъстера върху всяка отделна галактика. Нещо повече, каталогът е добра отправна точка за търсене на гигантски гравитационни лещи, при които клъстерът действа като гигантска увеличаваща леща, като позволява ефективно наблюдение на най-слабите и отдалечени обекти, които иначе биха избегнали откриването с помощта на съвременните телескопи.
Но, както казва Ханс Брингер: „Може би най-важното предимство на този каталог е, че свойствата на всеки отделен клъстер могат да бъдат сравнени с цялата извадка. Това е основната цел на проучванията: да се съберат парчетата от гигантски пъзел, за да се изгради по-великолепният изглед, където след това всяко парче придобива ново, по-всеобхватно значение. "
Оригинален източник: ESO News Release
