Medzinárodnému tímu astronómov [2] sa podarilo s veľkou presnosťou zmerať rýchlosti veľkého počtu planétových hmlovín [3] v intergalaktickom priestore v panenskom zhluku galaxií. Na tento účel použili vysoko efektívny spektrograf FLAMES [4] na veľmi veľkom ďalekohľade ESO na observatóriu Paranal (Čile).
Tieto hviezdy planétových hmlovín voľne plávajúce v inak zdanlivo prázdnom priestore medzi galaxiami veľkých zhlukov môžu byť použité ako „sondy“ gravitačných síl pôsobiacich v týchto zhlukoch. Sledujú masy, viditeľné aj neviditeľné, v týchto regiónoch. To potom umožňuje astronómom študovať históriu formovania týchto veľkých väzieb vo vesmíre.
Presné merania rýchlosti 40 týchto hviezd potvrdzujú názor, že Panna je vysoko nerovnomerný klaster galaxií, ktorý sa skladá z niekoľkých podjednotiek, ktoré ešte nemali čas na dosiahnutie rovnováhy. Tieto nové údaje jasne ukazujú, že Panenský klaster galaxií sa stále pripravuje.
Prvýkrát tiež dokazujú, že jedna z jasných galaxií v kontrolovanom regióne, Messier 87, má veľmi rozšírený halo hviezd, dosahujúce najmenej 65 kpc. Toto je viac ako dvojnásobok veľkosti našej vlastnej galaxie, Mliečnej dráhy.
Mladý klaster
Vo vzdialenosti približne 50 miliónov svetelných rokov je klaster Panny najbližším klastrom galaxií. Nachádza sa v súhvezdí Panna (Panna) a obsahuje mnoho stoviek galaxií, od obrovských a masívnych eliptických galaxií a špirál, ako je naša Mliečná dráha, až po trpasličí galaxie, stokrát menšie ako ich veľkí bratia. Francúzsky astronóm Charles Messier zapísal do svojho slávneho katalógu hmlovín 16 členov klastra Panny. Obrázok jadra klastra získaný kamerou Wide Field Imager na observatóriu ESO La Silla bol uverejnený minulý rok ako PR Photo 04a / 03.
Predpokladá sa, že zhluky galaxií sa vytvorili po dlhú dobu zhromažďovaním menších entít, cez silný gravitačný ťah z temnej a svetelnej hmoty. Klaster Panny sa považuje za relatívne mladý klaster, pretože predchádzajúce štúdie odhalili malé „podskupiny galaxií“ okolo hlavných galaxií Messier 87, Messier 86 a Messier 49. Tieto podskupiny sa ešte musia zlúčiť, aby vytvorili hustejšiu a hladší galaxický klaster.
Posledné pozorovania ukázali, že takzvaný „vnútroklasterový“ priestor, oblasť medzi galaxiami v zhluku, je preniknutý riedkym „vnútroklasterovým obyvateľstvom hviezd“, ktorý je možné použiť na podrobné štúdium štruktúry zhluku.
Kozmické potulky
Prvé objavy vnútrohorných hviezd v klastri Virgo urobili neúmyselne talianska astronómka Magda Arnaboldi (Observatórium Torino, Taliansko) a jej kolegovia v roku 1996. Aby bolo možné študovať rozšírené halos galaxií v klastri Virgo, s ESO New Technologický ďalekohľad v La Silla hľadali objekty známe ako „planetárne hmloviny“ [3].
Planétové hmloviny (PNe) sa dajú zistiť do veľkej vzdialenosti od ich silných emisných čiar. Tieto úzke emisné čiary tiež umožňujú presné meranie ich radiálnych rýchlostí. Planétové hmloviny tak môžu slúžiť na skúmanie pohybov hviezd v halo oblastiach vzdialených galaxií.
Astronómovia vo svojej štúdii našli niekoľko planetárnych hmlovín, ktoré zjavne nesúvisia so žiadnymi galaxiami, ale pohybujú sa v gravitačnom poli celého zhluku. Títo „tuláci“ patrili k novoobjavenej intrakluzívnej populácii hviezd.
Od týchto prvých pozorovaní bolo objavených niekoľko stoviek tulákov. Musí predstavovať špičku ľadovca obrovskej populácie hviezd rojiacich sa medzi galaxiami v týchto obrovských zhlukoch. Pretože planetárne hmloviny sú konečnou fázou obyčajných hviezd s nízkou hmotnosťou - ako je naše Slnko -, predstavujú všeobecne hviezdnu populáciu. A keďže planetárne hmloviny majú pomerne krátku životnosť (niekoľko desiatok tisíc rokov - vrhnutie astronomických časových harmonogramov), astronómovia môžu odhadnúť, že jedna hviezda v približne 8 000 miliónoch hviezd slnečného typu je viditeľná ako planetárna hmlovina v ktoromkoľvek danom okamihu. Medzi galaxiami teda musí byť porovnateľný počet hviezd ako v samotných galaxiách. Ale pretože sú zriedené v takom obrovskom objeme, sú ťažko zistiteľné.
Pretože tieto hviezdy sú prevažne staré, najpravdepodobnejším vysvetlením ich prítomnosti vo vnútri inkluzívneho priestoru je to, že sa vytvorili v rámci jednotlivých galaxií, ktoré boli následne odobrané z mnohých svojich hviezd počas blízkych stretnutí s inými galaxiami počas počiatočných štádií tvorby zhlukov. Tieto „stratené“ hviezdy sa potom rozptýlili do vnútroblokového priestoru, kde ich teraz nachádzame.
Planétové hmloviny tak môžu poskytnúť jedinečnú rukoväť počtu, typu hviezd a pohybov v oblastiach, v ktorých sa môže nachádzať značné množstvo hmoty. Ich pohyby obsahujú fosílny záznam o histórii interakcií galaxií a formovaní zoskupenia galaxií.
Meranie rýchlosti umierajúcich hviezd
Medzinárodný tím astronómov [2] pokračoval v podrobnej štúdii pohybov planétových hmlovín v klastri Panna s cieľom určiť jeho dynamickú štruktúru a porovnať ju s numerickými simuláciami. Za týmto účelom vykonali náročný výskumný program zameraný na potvrdenie kandidátov na inkluzívnu planétovú hmlovinu, ktoré našli skôr, a na meranie ich radiálnych rýchlostí v troch rôznych regiónoch („prieskumné polia“) v jadre klastra Panny.
To nie je ani zďaleka ľahká úloha. Emisia v hlavnej emisnej linke kyslíka z planétovej hmloviny v Panne je porovnateľná s emisiou 60 wattovej žiarovky vo vzdialenosti asi 6,6 milióna kilometrov, čo je asi 17-násobok priemernej vzdialenosti od Mesiaca. Okrem toho sú vzorky planetárnej hmloviny intracluster riedke, s iba niekoľkými desiatkami planetárnych hmlovín vo štvrtine štvorcového poľa s nebeskou výškou - o veľkosti Mesiaca. Spektroskopické pozorovania si preto vyžadujú ďalekohľady a spektrografy triedy 8 metrov s veľkým zorným poľom. Astronómovia sa preto museli spoliehať na spektrograf FLAMES-GIRAFFE na VLT [4], s pomerne vysokým spektrálnym rozlíšením, zorným poľom 25 arcmin a možnosťou súčasne nasnímať až 130 spektier.
Astronómovia študovali celkom 107 hviezd, z ktorých 71 bolo považovaných za skutočných vnútromaternicových kandidátov na planétu. Pozorovali medzi 21 a 49 objektmi súčasne približne 2 hodiny na pole. Tri časti skúmaného jadra Panny obsahujú niekoľko svetlých galaxií (Messier 84, 86, 87 a NGC 4388) a veľké množstvo menších galaxií. Boli vybraní, aby reprezentovali rôzne entity klastra.
Spektroskopické merania by mohli potvrdiť intraclusterovú povahu 40 študovaných planetárnych hmlovín. Poskytli tiež bohaté vedomosti o štruktúre tejto časti klastra Panny.
Vo výrobe
V prvom poli blízko Messier 87 (M87) merali astronómovia strednú rýchlosť blízku 1250 km / sa pomerne malú rozptyl okolo tejto hodnoty. Väčšina hviezd v tomto poli je teda fyzicky viazaná na svetlú galaxiu M87, rovnako ako je Zem viazaná na Slnko. Magda Arnaboldi vysvetľuje: „Táto štúdia viedla k pozoruhodnému zisteniu, že Messier 87 má hviezdny halo v približnej dynamickej rovnováhe najmenej 65 kpc alebo viac ako 200 000 svetelných rokov. Je to viac ako dvojnásobok veľkosti našej vlastnej galaxie, Mliečnej dráhy a predtým to nebolo známe. “
Rozptyl rýchlosti pozorovaný v druhom poli, ktoré je ďaleko od jasných galaxií, je väčší ako v prvom štvornásobku. Táto veľmi veľká disperzia, ktorá naznačuje, že sa hviezdy pohybujú veľmi rozdielnymi smermi pri rôznych rýchlostiach, tiež hovorí, že toto pole pravdepodobne obsahuje veľa hviezd vnútri hviezdy, ktorých pohyby sú sotva ovplyvnené veľkými galaxiami. Nové údaje naznačujú ako vzrušujúcu možnosť, že táto vnútrosvalová populácia hviezd môže byť pozostatkom narušenia malých galaxií, keď obiehajú okolo M87.
Distribúcia rýchlosti v treťom poli, odvodená zo spektier FLAMES, je opäť odlišná. Rýchlosti ukazujú podštruktúry týkajúce sa veľkých galaxií Messier 86, Messier 84 a NGC 4388. Veľká väčšina všetkých týchto planetárnych hmlovín patrí s najväčšou pravdepodobnosťou k veľmi rozšírenému halo okolo Messier 84.
Ortwin Gerhard (Univerzita v Bazileji, Švajčiarsko), člen tímu, je nadšený: „Celkovo tieto merania rýchlosti potvrdzujú názor, že Virgo Cluster je vysoko nerovnomerný a nerelaxovaný klaster galaxií, ktorý sa skladá z niekoľkých podjednotiek. Pomocou spektrografu FLAMES sme tak mohli sledovať pohyby v klastri Panny v okamihu, keď sa jeho podjednotky stále spájajú. A určite je to pohľad, ktorý stojí za to vidieť! “
Viac informácií
Výsledky prezentované v tejto tlačovej správe ESO vychádzajú z výskumnej štúdie („Distribúcia rýchlostných priamok viditeľnej planetárnej hmloviny v jadre klastra panny“ M. Arnaboldi a kol.), Ktorá sa práve objavila vo výskumnom časopise. Astrofyzical Journal Letters, zv. 614, str. 33.
Poznámky
[1]: Tlačová správa univerzity v Bazileji na túto tému je k dispozícii na adrese http://www.zuv.unibas.ch/uni_media/2004/20041022virgo.html.
[2]: Členmi tímu sú Magda Arnaboldi (INAF, Osservatorio di Pino Torinese, Taliansko), Ortwin Gerhard (Astronomisches Institut, Universität Basel, Švajčiarsko), Alfonso Aguerri (Instituto de Astrofisica de Canarias, Španielsko), Kenneth C. Freeman (Observatórium Mount Stromlo, ACT, Austrália), Nicola Napolitano (Kapteynský astronomický inštitút, Holandsko), Sadanori Okamura (Katedra astronómie, Tokijská univerzita v Japonsku) a Naoki Yasuda (inštitút pre výskum kozmického žiarenia, univerzita) Tokio, Japonsko).
[3]: Planétové hmloviny sú Slnkom podobné hviezdy v ich konečnej fáze umierania, počas ktorej vysúvajú svoje vonkajšie vrstvy do okolitého priestoru. Zároveň odhaľujú svoje malé a horúce hviezdne jadro, ktoré sa javí ako „biela trpaslíková hviezda“. Vyhodená obálka je osvetlená a zahrievaná hviezdnym jadrom a silne emituje v charakteristických emisných linkách niekoľkých prvkov, najmä kyslíka (pri vlnových dĺžkach 495,9 a 500,7 nm). Ich názov vychádza zo skutočnosti, že niektoré z týchto blízkych objektov, napríklad „Činka“ (pozri ESO PR Foto 38a / 98), sa pri pohľade s malými teleskopásami podobajú diskom obrovských planét v slnečnej sústave.
[4]: FLAMES, viacprvkový spektrálny spektrometer s veľkými vláknami, je nainštalovaný v 8,2 m jednotkovom teleskopu VLT KUEYEN. Je schopný súčasne pozorovať spektrá veľkého počtu jednotlivých slabých objektov (alebo malých oblastí oblohy) a pokrýva pole oblohy s priemerom nie menším ako 25 arcmin, t. J. Takmer také veľké ako je spln. Je to výsledok spolupráce medzi ESO, Observatoire de Paris-Meudon, Observatoire de Genève-Lausanne a Anglo Australian Observatory (AAO).
Pôvodný zdroj: ESO News Release
