Obrazový kredit: ESO
Tím európskych a čílskych astronómov objavil niekoľko veľkých zhlukov galaxií vo vzdialenosti 8 miliárd svetelných rokov, čo by malo poskytnúť pohľad na štruktúru a vývoj vesmíru. Klastre galaxií boli objavené kombináciou snímok z vesmírneho teleskopu XMM-Newton ESA a veľmi veľkého ďalekohľadu ESO. Klastre galaxií sa nerozširujú rovnomerne, ale javia sa ako napnuté cez vesmír ako web a zatiaľ sa zdá, že tvar týchto klastrov sa nezmenil, pretože vesmír bol veľmi mladý.
Tím európskych a čílskych astronómov [2] získal pomocou satelitu ESA XMM-Newton najhlbší „röntgenový“ obraz vesmíru na svete. Tento prenikavý pohľad, doplnený pozorovaniami niektorých z najväčších a najúčinnejších pozemných optických teleskopov, vrátane veľmi veľkého ďalekohľadu ESO (VLT), vyústil do objavu niekoľkých veľkých zhlukov galaxií.
Tieto prvotné výsledky ambiciózneho výskumného programu sú nesmierne sľubné a pripravujú pôdu pre veľmi komplexné a dôkladné sčítanie zhlukov galaxií v rôznych epochách. Tento projekt, ktorý sa opiera o najvýznamnejšiu astronomickú technológiu as neprekonateľnou pozorovacou účinnosťou, má poskytnúť nový pohľad na štruktúru a vývoj vzdialeného vesmíru.
Univerzálny web
Na rozdiel od zrniek piesku na pláži, hmota nie je rovnomerne rozložená po celom vesmíre. Namiesto toho sa sústreďuje na galaxie, ktoré sa združujú do zhlukov (a dokonca zhlukov zhlukov). Tieto zoskupenia sú „navlečené“ po celom vesmíre v štruktúre podobnej webu, porovnaj ESO PR 11/01.
Napríklad naša Galaxia, napríklad Mliečná dráha, patrí do takzvanej miestnej skupiny, ktorá obsahuje aj „Messier 31“, galaxiu Andromeda. Miestna skupina obsahuje asi 30 galaxií a meria niekoľko miliónov svetelných rokov. Ostatné zhluky sú omnoho väčšie. Klaster Coma obsahuje tisíce galaxií a meria viac ako 20 miliónov svetelných rokov. Ďalším dobre známym príkladom je klaster Panna, ktorý na oblohe pokrýva najmenej 10 stupňov!
Zhluky galaxií sú najviac masívne viazané štruktúry vo vesmíre. Majú masy rádovo tisíc miliónov miliónov krát viac ako naše Slnko. Ich trojrozmerné rozloženie priestoru a hustota čísel sa menia s kozmickým časom a jedinečným spôsobom poskytujú informácie o hlavných kozmologických parametroch.
Približne jedna pätina opticky neviditeľnej hmoty zhluku je vo forme difúzneho horúceho plynu medzi galaxiami. Tento plyn má teplotu rádovo niekoľko desiatok miliónov stupňov a hustotu rádu jedného atómu na liter. Pri takýchto vysokých teplotách produkuje silné röntgenové žiarenie.
Pozorovanie tohto intergalaktického plynu a nielen jednotlivých galaxií je ako vidieť budovy mesta vo dne, nie iba nočné osvetlenie okien. Preto sa klastre galaxií dajú najlepšie zistiť pomocou röntgenových satelitov.
Použitím predchádzajúcich röntgenových satelitov astronómovia uskutočnili obmedzené štúdie rozsiahlej štruktúry blízkeho vesmíru. Doposiaľ im však chýbali nástroje na rozšírenie hľadania na veľké množstvá vzdialeného vesmíru.
Pozorovania širokého poľa XMM-Newton
Marguerite Pierre (CEA Saclay, Francúzsko) spolu s európskym / čílskym tímom astronómov známym ako konzorcium XMM-LSS [2] využívali veľké zorné pole a vysokú citlivosť rôntgenového observatória ESA XMM-Newton na hľadať vzdialené zhluky galaxií a mapovať ich distribúciu vo vesmíre. Mohli vidieť asi 7 000 miliónov rokov do kozmologickej éry, keď bol vesmír asi polovicou svojej súčasnej veľkosti a veku, keď boli zhluky galaxií pevnejšie zabalené.
Sledovanie zoskupení je náročným viacstupňovým procesom, ktorý vyžaduje vesmírne aj pozemné teleskopy. Naozaj, z rôntgenových snímok s XMM bolo možné vybrať niekoľko desiatok klastrových kandidátskych objektov, identifikovaných ako oblasti so zvýšeným rôntgenovým žiarením (porovnaj PR foto 19b / 03).
Ale mať kandidátov nestačí! Musia byť potvrdené a ďalej študované pomocou pozemných ďalekohľadov. V súčinnosti s XMM-Newton Pierre používa veľmi široký širokouhlý zobrazovač pripojený k 4-m ďalekohľadu Kanada - Francúzsko - Havaj na Mauna Kea na Havaji, aby urobil optickú snímku rovnakej oblasti vesmíru. Na mieru šitý počítačový program potom kombinuje údaje XMM-Newton a hľadá koncentrácie röntgenových lúčov, ktoré naznačujú veľké a rozšírené štruktúry. Sú to zhluky a predstavujú iba asi 10% detegovaných zdrojov röntgenového žiarenia. Ostatné sú zväčša vzdialené aktívne galaxie.
Späť na zem
Keď program nájde klaster, priblíži sa v tejto oblasti a skonvertuje údaje XMM-Newton na obrysovú mapu röntgenovej intenzity, ktorá sa potom položí na optický obraz CFHT (PR Photo 19c / 03). Astronómovia to používajú na kontrolu, či je niečo viditeľné v oblasti rozšírenej röntgenovej emisie.
Ak niečo uvidíme, potom sa práca presunie na jeden z popredných optických / infračervených teleskopov na svete, na veľmi veľký ďalekohľad Európskej južnej observatória (VLT) v Paranale (Chile). Prostredníctvom multimódových prístrojov FORS sa astronómovia približujú k jednotlivým galaxiám v teréne a uskutočňujú spektrálne merania, ktoré odhaľujú ich celkové charakteristiky, najmä ich červený posun a tým aj vzdialenosť.
Klastrové galaxie majú podobné vzdialenosti a tieto merania nakoniec poskytujú spriemerovaním vzdialenosť klastra, ako aj disperziu rýchlosti v klastri. Nástroje FORS patria medzi najúčinnejšie a najuniverzálnejšie pre tento druh práce, pričom využívajú priemerné spektrá 30 galaxií súčasne.
Prvé spektroskopické pozorovania venované identifikácii a meraniu červeného posunu klastrov galaxií XMM-LSS sa uskutočnili počas troch nocí na jeseň 2002.
V marci 2003 bolo v literatúre iba 5 známych zhlukov pri takom veľkom červenom posunu s dostatočným počtom spektroskopicky meraných červených posunov, aby bolo možné odhadnúť rozptyl rýchlosti. VLT však umožnil získať disperziu vo vzdialenom klastri iba za 2 hodiny, čo vyvolalo veľké očakávania pre budúcu prácu.
700 spektier…
Marguerite Pierre je mimoriadne spokojný: Počasie a pracovné podmienky na VLT boli optimálne. Len za tri noci bolo pozorovaných 12 klastrových polí, ktoré priniesli najmenej 700 spektier galaxií. Celková stratégia sa ukázala ako veľmi úspešná. Vysoká pozorovacia účinnosť VLT a FORS podporuje náš plán na vykonanie následných štúdií veľkého počtu vzdialených zhlukov s relatívne malým pozorovacím časom. To predstavuje najvýznamnejšie zvýšenie efektívnosti v porovnaní s predchádzajúcimi vyhľadávaniami.
Súčasný výskumný program sa začal dobre, čo jasne dokazuje uskutočniteľnosť tohto nového prístupu s viacerými teleskopmi a jeho veľmi vysokú účinnosť. A Marguerite Pierre a jej kolegovia už vidia prvé vzrušujúce výsledky: zdá sa, že potvrdzuje, že počet zoskupení pred 7 000 miliónmi rokov sa trochu líši od počtu dnes. Toto konkrétne správanie je predpovedané modelmi Vesmíru, ktoré sa neustále rozširujú a poháňajú zhluky galaxií ďalej a ďalej.
Rovnako dôležitý je aj tento viacvlkový prístup založený na viacerých vlnových dĺžkach, ktorý vyvinula konzorcium XMM-LSS na lokalizáciu zhlukov galaxií, predstavuje rozhodujúci ďalší krok v úrodnej synergii medzi vesmírnymi a pozemnými observatóriami, a je preto základným stavebným kameňom blížiace sa virtuálne observatórium.
Viac informácií
Táto práca je založená na dvoch prácach, ktoré majú byť publikované v odbornom časopise Astronomy and Astrofhysics (Prieskum XMM-LSS: I. Vedecké motivácie, dizajn a prvé výsledky Marguerite Pierra a kol., Astro-ph / 0305191 a XMM -LSS prieskum: II. Prvé klastre galaxií s vysokým červeným posunom: uvoľnené a zrútiace sa systémy podľa Ivan Valtchanov a kol., Astro-ph / 0305192).
M. Pierre prednesie pozvánku na túto tému na sympóziu IAU 216 - Mapy kozmu - tento štvrtok 17. júla 2003 počas Valného zhromaždenia IAU 2003 v austrálskom Sydney.
Poznámky
[1]: Toto koordinované vydanie ESO / ESA.
[2]: Konzorcium XMM-LSS je vedené Service d'Astrophysique du CEA (Francúzsko) a pozostáva z ústavov zo Spojeného kráľovstva, Írska, Dánska, Holandska, Belgicka, Francúzska, Talianska, Nemecka, Španielska a Čile. Domovská stránka projektu XMM-LSS sa nachádza na adrese http://vela.astro.ulg.ac.be/themes/spatial/xmm/LSS/index_e.html
[3]: V astronómii „červený posun“ označuje zlomok, o ktorý sa čiary v spektre objektu posunú smerom k dlhším vlnovým dĺžkam. Pretože červený posun kozmologického objektu sa zvyšuje so vzdialenosťou, pozorovaný červený posun vzdialenej galaxie tiež poskytuje odhad jeho vzdialenosti.
Pôvodný zdroj: ESO News Release
