Кредит за изображение: ESO
Екип от европейски и чилийски астрономи са открили няколко големи клъстера от галактики на разстояние 8 милиарда светлинни години, които трябва да дадат представа за структурата и развитието на Вселената. Галактическите клъстери бяха открити чрез комбиниране на изображения от космическия телескоп XA-Newton на ESA и много големия телескоп на ESO. Галактическите клъстери не се разпространяват равномерно, но изглеждат нанизани през Вселената като мрежа и досега изглежда, че формата на тези клъстери не се е променила, тъй като Вселената е била много млада ..
Използвайки спътника ESA XMM-Newton, екип от европейски и чилийски астрономи [2] е получил най-дълбоката в света „широкополева“ рентгенова снимка на Космоса до момента. Този проникващ изглед, допълнен с наблюдения от някои от най-големите и най-ефективни наземни оптични телескопи, включително ESO Много голям телескоп (VLT), доведе до откриването на няколко големи струпвания на галактики.
Тези ранни резултати от амбициозна изследователска програма са изключително обещаващи и проправят пътя за много изчерпателно и задълбочено преброяване на струпвания от галактики в различни епохи. Разчитайки на най-високата астрономическа технология и с ненадмината ефективност на наблюдението, този проект е предназначен да осигури нова представа за структурата и еволюцията на далечната Вселена.
Универсалната мрежа
За разлика от пясъчните зърна на плаж, материята не е равномерно разпространена в цялата Вселена. Вместо това, той е концентриран в галактики, които сами се събират в струпвания (и дори клъстери от клъстери). Тези клъстери са „нанизани“ в цялата Вселена в структура, подобна на уеб, вж. ESO PR 11/01.
Нашата Галактика, Млечният път, например, принадлежи към така наречената Местна група, която също включва „Messier 31“, галактиката Андромеда. Местната група съдържа около 30 галактики и измерва няколко милиона светлинни години. Другите клъстери са много по-големи. Кума Кома съдържа хиляди галактики и измерва повече от 20 милиона светлинни години. Друг добре известен пример е струпването на Дева, покриващо не по-малко от 10 градуса в небето!
Клъстерите от галактики са най-масовите свързани структури във Вселената. Те имат маси от порядъка на хиляда милиона пъти повече от масата на нашето Слънце. Техното триизмерно разпределение на пространството и плътността на числата се променят с космическото време и предоставят информация за основните космологични параметри по уникален начин.
Около една пета от оптически невидимата маса на струпване е под формата на дифузен горещ газ между галактиките. Този газ има температура от порядъка на няколко десетки милиона градуса и плътност от порядъка на един атом на литър. При такива високи температури той произвежда мощна рентгенова емисия.
Наблюдаването на този междугалактичен газ, а не само на отделните галактики е като да видите сградите на един град през деня, а не само светещите прозорци през нощта. Ето защо групите галактики се откриват най-добре с помощта на рентгенови спътници.
Използвайки предишни рентгенови спътници, астрономите са извършили ограничени изследвания на мащабната структура на близката Вселена. Засега обаче им липсваха инструментите, които да разширят търсенето до големи обеми от далечната Вселена.
XMM-Newton наблюдения с широко поле
Маргерит Пиер (CEA Saclay, Франция), с европейски / чилийски екип от астрономи, известен като консорциум XMM-LSS [2], използва голямото зрително поле и високата чувствителност на рентгеновата обсерватория XA-Newton на ESA за търсене на отдалечени клъстери от галактики и картографиране на тяхното разпределение в пространството. Те можеха да видят назад около 7 000 милиона години до космологична ера, когато Вселената беше около половината от сегашния си размер и възраст, когато струпвания от галактики бяха по-плътно опаковани.
Проследяването на клъстерите е труден, многостъпален процес, изискващ както космически, така и наземни телескопи. В действителност от рентгенови изображения с XMM беше възможно да се изберат няколко десетки обекти, кандидатстващи за клъстери, идентифицирани като области на засилено рентгеново излъчване (cf PR Photo 19b / 03).
Но да имаш кандидати не е достатъчно! Те трябва да бъдат потвърдени и допълнително проучени с наземни телескопи. В тандем с XMM-Нютон, Пиер използва много широкополовото изображение, прикрепено към 4-метровия телескоп Канада-Франция-Хаваи, на Мауна Кеа, Хаваи, за да направи оптична снимка на същия регион на пространството. След това създадена по поръчка компютърна програма комбинира данните от XMM-Newton, търсейки концентрации на рентгенови лъчи, които предполагат големи, разширени структури. Това са струпвания и представляват само около 10% от откритите рентгенови източници. Останалите са предимно далечни активни галактики.
Обратно към земята
Когато програмата намери клъстер, тя увеличава мащаба на този регион и преобразува данните от XMM-Newton в контурна карта с интензивност на рентгенови лъчи, която след това се наслагва върху оптичното изображение на CFHT (PR Photo 19c / 03). Астрономите използват това, за да проверят дали нещо се вижда в зоната на разширена рентгенова емисия.
Ако нещо се види, работата се прехвърля към един от най-добрите оптични / инфрачервени телескопи в света, много големият телескоп на Европейската южна обсерватория (VLT) в Паранал (Чили). С помощта на многомодовите инструменти FORS астрономите увеличават отделните галактики в полето, като правят спектрални измервания, които разкриват общите им характеристики, по-специално тяхното червено изместване и следователно разстояние.
Клъстерните галактики имат подобни разстояния и тези измервания в крайна сметка осигуряват чрез осредняване разстоянието на клъстера, както и дисперсията на скоростта в клъстера. Инструментите FORS са сред най-ефективните и универсални за този вид работа, като вземат средния спектър от 30 галактики наведнъж.
Първите спектроскопични наблюдения, посветени на идентифицирането и измерването на червено изместване на галактическите клъстери XMM-LSS, се проведоха през три нощи през есента на 2002 г.
Към март 2003 г. в литературата има само 5 известни клъстера при толкова голямо червено изместване с достатъчно спектроскопично измерени червени смени, за да се позволи оценка на дисперсията на скоростта. Но VLT позволи да се получи дисперсията в далечен клъстер само за 2 часа, като предизвика големи очаквания за бъдеща работа.
700 спектра…
Marguerite Pierre е изключително доволна: Времето и условията на работа във VLT бяха оптимални. Само за три нощи са наблюдавани 12 клъстерни полета, които дават не по-малко от 700 спектъра на галактики. Цялостната стратегия се оказа много успешна. Високата ефективност на наблюдение на VLT и FORS подкрепя нашия план за извършване на последващи проучвания на голям брой отдалечени клъстери със сравнително малко време за наблюдение. Това представлява най-същественото повишаване на ефективността в сравнение с предишни търсения.
Настоящата изследователска програма е започнала добре, като ясно показва осъществимостта на този нов мулти телескоп подход и неговата много висока ефективност. И Маргарита Пиер и нейните колеги вече виждат първите измъчващи резултати: изглежда потвърждава, че броят на клъстерите преди 7 000 милиона години е малко по-различен от този на днешния ден. Това конкретно поведение е предсказано от модели на Вселената, които се разширяват завинаги, задвижвайки галактическите клъстери все повече и по-далеч.
Също толкова важно, този мулти телескоп подход, разработен от консорциума XMM-LSS за локализиране на клъстери от галактики, също представлява решаваща следваща стъпка в плодотворната синергия между космическите и наземните обсерватории и следователно е основен градивен елемент на предстояща виртуална обсерватория.
Повече информация
Тази работа се основава на два документа, които ще бъдат публикувани в професионалното списание за астрономия, „Астрономия и астрофизика“ (проучването XMM-LSS: I. Научни мотивации, дизайн и първи резултати от Marguerite Pierre et al., Astro-ph / 0305191 и The XMM -ЛСС проучване: II. Първи висококачествени кластери на червено изместване: отпуснати и срутващи се системи от Иван Вълчанов и др., Astro-ph / 0305192).
Д-р М. Пиер ще изнесе покана на тази тема на симпозиума на IAU 216 - Карти на Космоса - този четвъртък, 17 юли 2003 г. по време на Общото събрание на IAU 2003 в Сидни, Австралия.
бележки
[1]: Това е координирано издание на ESO / ESA.
[2]: Консорциумът XMM-LSS се ръководи от Service d'Astrophysique du CEA (Франция) и се състои от институти от Великобритания, Ирландия, Дания, Холандия, Белгия, Франция, Италия, Германия, Испания и Чили. Началната страница на проекта XMM-LSS може да бъде намерена на http://vela.astro.ulg.ac.be/themes/spatial/xmm/LSS/index_e.html
[3]: В астрономията „червеното изместване“ означава фракцията, с която линиите в спектъра на обекта се изместват към по-големи дължини на вълната. Тъй като червеното изместване на космологичния обект се увеличава с разстояние, наблюдаваното червено изместване на отдалечена галактика също осигурява оценка на неговото разстояние.
Оригинален източник: ESO News Release
