Egy csillagászok nemzetközi csoportjának [2] sikerült nagy pontossággal megmérnie nagy számú bolygó-köd [3] sebességét a galaxisok szűz klaszterének interlaktikus térében. Ehhez a Paranal Observatory (Chile) ESO Nagyon Nagy Teleszkópján használt nagyon hatékony FLAMES spektrográfiát [4] használták.
Ezek a bolygói ködcsillagok, amelyek szabadon lebegnek a nagy klaszterek galaxisai között az egyébként látszólag üres térben, felhasználhatók az ezen klaszterekben működő gravitációs erők „szondáinak”. Ezek követik a látható és láthatatlan tömegeket ezeken a területeken. Ez viszont lehetővé teszi a csillagászoknak, hogy megvizsgálják ezen univerzumban lévő nagy kötött struktúrák kialakulásának történetét.
E csillagok 40 pontos sebességmérése megerősíti azt a nézetet, hogy a Szűz egy nagyon nem egyenletes galaxiscsoport, amely több alegységből áll, amelyeknek még nem volt idejük az egyensúly kialakulásához. Ezek az új adatok egyértelműen azt mutatják, hogy a galaxisok szűz klasztere még mindig készül.
Ezenkívül először bizonyítják, hogy a vizsgált régió egyik fényes galaxisának, a Messier 87 csillagok nagyon kiterjedt halogének vannak, legalább 65 kPc-ig. Ez több mint kétszerese a saját galaxisunk, a Tejút méretének.
Egy fiatal klaszter
Körülbelül 50 millió fényév távolságban a Szűz Klaszter a legközelebbi galaxis-klaszter. Az állatövi Szűz (The Virgin) csillagképben található, és sok száz galaxist tartalmaz, kezdve az óriási és hatalmas elliptikus galaxisokon és spirálokon, mint például a Tejút, a törpe galaxisokig, százszor kisebbek, mint a nagy testvéreik. A francia csillagász Charles Messier a Szűz klaszter 16 tagját írta be a híres ködkatalógusába. Az ESO La Silla Obszervatóriumában a Wide Field Imager kamerával elkészített klasztermagjának képét tavaly PR Photo 04a / 03 néven tették közzé.
A galaxisok klasztereit úgy gondolják, hogy hosszú ideig a kisebb lények összegyűjtése révén képződtek a sötét és világító anyag erős gravitációs vonzása révén. A Szűz klasztert viszonylag fiatal klaszternek tekintik, mivel a korábbi vizsgálatok kismértékű „galaxis-alcsoportokat” fedeztek fel a Messier 87, a Messier 86 és a Messier 49 fő galaxisok körül. Ezeknek az alcsoportoknak még össze kell egyesülniük, hogy sűrűbb és simább galaxis klaszter.
A legfrissebb megfigyelések kimutatták, hogy az úgynevezett „klaszteren belüli” teret, a klaszter galaxisai közötti régiót egy ritka „csillagokon belüli csillagpopuláció” átesti, amely felhasználható a klaszter felépítésének részletes vizsgálatára.
Kozmikus vándorok
Az intraklaszter csillagok első felfedezését a Szűz klaszterben olasz csillagász, Magda Arnaboldi (Torino Obszervatórium, Olaszország) és kollégái 1996-ban vette észrevétlenül. Annak érdekében, hogy az ESO-val együtt tanulmányozzák a szűz klaszterben lévő galaxisok kiterjedt haloszlását A La Silla technológiai távcsövével „bolygó-ködöknek” nevezett tárgyakat kerestek [3].
A bolygó ködök (PNe) nagy távolságra detektálhatók az erős emissziós vonaluktól. Ezek a keskeny emissziós vonalak lehetővé teszik a radiális sebesség pontos mérését is. A bolygó-köd tehát szolgálhat a csillagok mozgásának vizsgálatához a távoli galaxisok halogén régióiban.
A csillagászok kutatásuk során számos olyan bolygó-ködöt találtak, amelyek nyilvánvalóan nem kapcsolódnak galaxisokhoz, hanem az egész klaszter gravitációs területén mozognak. Ezek a „vándorlók” egy újonnan felfedezett csillagcsoportba tartozó új csoportba tartoztak.
Az első megfigyelések óta több száz ilyen vándor felfedezték őket. Ezeknek a hatalmas csillagpopuláció jéghegyének csúcsát kell reprezentálniuk, amelyek a hatalmas klaszterekben galaxisok között rekednek. Valójában, mivel a bolygó-ködök a közönséges kis tömegű csillagok - például a mi Napunk - utolsó szakaszai, általában a csillagpopulációt reprezentálják. Mivel a bolygó-köd meglehetősen rövid élettartamú (néhány tízezer év - egy pillanat a csillagászati időkereten), a csillagászok megbecsülhetik, hogy körülbelül 8000 millió napenergia-típusú csillagból egy csillag látható egy bolygó-ködként egy adott pillanatban. A galaxisok között tehát összehasonlítható csillagszámnak kell lennie, mint maga a galaxisban. De mivel ilyen nagy mennyiségben hígítottak, alig észlelhetők.
Mivel ezek a csillagok túlnyomórészt öregek, a csoporton belüli térben való jelenlétük legvalószínűbb magyarázata az, hogy egyes galaxisokban képződtek, amelyeket később a csillagoktól megfosztottak a más galaxisokkal való szoros találkozás során a klaszterek kialakulásának kezdeti szakaszaiban. Ezeket az „elveszett” csillagokat azután a belső klaszterben szétszórják, ahol megtaláljuk őket.
Így a bolygó-köd egyedülálló fogantyúval rendelkezik a csillagok számától, típusától és mozgásától olyan régiókban, amelyek jelentős mennyiségű tömeggel rendelkezhetnek. Mozgásaik tartalmazzák a galaxis kölcsönhatásának és a galaxis klaszter kialakulásának fosszilis rekordjait.
A haldokló csillagok sebességének mérése
A csillagászok nemzetközi csapata [2] tovább folytatta a Szűz klaszterben található bolygó-köd mozgásának részletes tanulmányozását annak dinamikus felépítésének meghatározása és a numerikus szimulációkkal való összehasonlítás céljából. E célból egy kihívást jelentő kutatási programot hajtottak végre, amelynek célja a korábban talált klaszteren kívüli bolygó-ködjelöltek megerősítése és a sugársebesség mérése a Szűz klaszter magjának három különböző régiójában („felmérési mezők”).
Ez messze nem könnyű feladat. A szűz bolygó-köd fő oxigénkibocsátási vonalában levő kibocsátás összehasonlítható egy 60 wattos villanykörte kibocsátásával, amely kb. 6,6 millió kilométer távolságban van, ami körülbelül 17-szerese a Holdhoz való átlagos távolságnak. Ráadásul a klaszteron kívüli bolygó-köd minták ritkák, mindössze néhány tíz bolygó-köd van egy négyzet fokos égbolt mezőben - körülbelül a Hold méretén. A spektroszkópiai megfigyelésekhez tehát 8 méteres osztályú teleszkópokra és nagy látómezővel rendelkező spektrográfokra van szükség. A csillagászoknak tehát támaszkodniuk kellett a FLAMES-GIRAFFE spektrográfra a VLT-n [4], viszonylag magas spektrális felbontásával, látómezőjének 25 ívpercével és azzal a lehetőséggel, hogy egyszerre akár 130 spektrumot is fel lehessen venni.
A csillagászok összesen 107 csillagot tanulmányoztak, amelyek közül 71-nek hitték, hogy valódi klaszterben lévő bolygójelölt. Egyidejűleg 21–49 tárgyat megfigyelték körülbelül 2 órán keresztül szántóföldönként. A vizsgált Szűz mag három része számos fényes galaxist (Messier 84, 86, 87 és NGC 4388) és számos kisebb galaxist tartalmaz. A klaszter különböző entitásának ábrázolására választották őket.
A spektroszkópiai mérések megerősíthetik a vizsgált bolygó-köd 40 intracluster jellegét. Gazdag tudást nyújtottak a Szűz klaszter ezen részének felépítéséről.
A készítésben
Az első mezőben, a Messier 87 (M87) közelében, a csillagászok átlagos sebességet 1250 km / s közelében mértek, és egy meglehetősen kicsi szórást ezen az értéken. A legtöbb csillag ezen a területen tehát fizikailag kapcsolódik a fényes M87 galaxishoz, ugyanúgy, mint a Föld a Naphoz. Arnaboldi Magda elmagyarázza: „Ez a tanulmány figyelemre méltó felfedezéshez vezetett, hogy a Messier 87-nek csillaghalogenje van körülbelül dinamikus egyensúlyban, legalább 65 kpc-ra, vagyis több mint 200 000 fényévre. Ez több mint kétszer akkora, mint a mi galaxisunk, a Tejút, és korábban nem volt ismert. ”
A fényes galaxisoktól távol eső második mezőben megfigyelt sebesség-eloszlás négyszeresére nagyobb, mint az elsőben. Ez a nagyon nagy szóródás, amely jelzi, hogy a csillagok nagyon eltérő irányban mozognak különböző sebességgel, azt is elmondja, hogy ez a mező valószínűleg sok olyan klaszterben lévő csillagot tartalmaz, amelyek mozgását alig befolyásolják a nagy galaxisok. Az új adatok ijesztõ lehetõségként sugallják, hogy ez a csillagokon belüli csillagpopuláció lehet a maradék a kis galaxisok megszakadása miatt, amikor az M87-et keringnek.
A sebesség eloszlása a harmadik mezőben, a FLAMES spektrumokból levonva, ismét eltérő. A sebességek a Messier 86, a Messier 84 és az NGC 4388. számú nagy galaxisokhoz kapcsolódó alszerkezeteket mutatják. Valószínű, hogy ezeknek a bolygó-ködöknek a nagy többsége a Messier 84 körül elhelyezkedő nagyon kiterjedt haloba tartozik.
Ortwin Gerhard (a Bázeli Egyetem, Svájc), a csapat tagja izgatott: „Összességében ezek a sebességmérések megerősítik azt a nézetet, hogy a Szűz Klaszter egy nagyon nem egyenletes és nem nyugodt galaxis klaszter, amely több alegységből áll. A FLAMES spektrográfiával tehát képesek voltunk megfigyelni a Szűz Klaszter mozgásait, abban a pillanatban, amikor alegységei még mindig összejönnek. És ez mindenképpen látnivaló, amelyet érdemes megnézni! ”
Több információ
Az ebben az ESO sajtóközleményben bemutatott eredmények egy olyan kutatási anyagon alapulnak („Arnaboldi M. és mtsai.,“ A látószintes sebesség eloszlása az intracluster bolygós kövek látószintes eloszlásában a szűz klasztermagban ”), amely nemrégiben megjelent a kutatási folyóiratban. Astrophysical Journal Letters Vol. 614, o. 33.
Megjegyzések
[1]: A Bázeli Egyetem erről a témáról szóló sajtóközleménye elérhető a http://www.zuv.unibas.ch/uni_media/2004/20041022virgo.html oldalon.
[2]: A csapat tagjai: Magda Arnaboldi (INAF, Osservatorio di Pino Torinese, Olaszország), Ortwin Gerhard (Astronomisches Institut, Basel Universit? T, Svájc), Alfonso Aguerri (Instituto de Astrofisica de Canarias, Spanyolország), Kenneth C. Freeman (Mount Stromlo Obszervatórium, ACT, Ausztrália), Nicola Napolitano (Kapteyn Csillagászati Intézet, Hollandia), Sadanori Okamura (Csillagászati Tanszék, Tokiói Egyetem, Japán) és Naoki Yasuda (Kozmikus sugarakutató Intézet, Egyetem) (Tokió, Japán).
[3]: A bolygó-ködök Nap-szerű csillagok a végső haldoklási szakaszukban, amelyek során a külső rétegüket a környező térbe bocsátják ki. Ugyanakkor felfedik kicsi és forró csillagmagaikat, amely „fehér törpe csillagnak” tűnik. A kilökődő borítékot megvilágítja és felmelegíti a csillagmaga, és több elem, különösen az oxigén jellegzetes emissziós vonalaiban bocsát ki erősen (495,9 és 500,7 nm hullámhosszon). Nevük abból a tényből fakad, hogy ezek közül a közeli tárgyak közül néhány, például a „Súlyzó-köd” (lásd az ESO PR Photo 38a / 98), a kis távcsövekkel nézve a Naprendszer óriási bolygóinak korongjaira hasonlít.
[4]: A FLAMES, a szálas nagy tömbű több elemből álló spektrográfot a 8,2 m-es VLT KUEYEN teleszkóphoz telepítik. Nagyon sok egyedi, halvány tárgy (vagy kis égbolt) spektrumát képes megfigyelni egyidejűleg, és lefedi az égbolt mezőjét, amelynek átmérője legalább 25, azaz majdnem olyan nagy, mint a telihold. Ez az ESO, a Párizs-Meudon Observatoire, a Genve-Lausanne Observatoire és az Anglo Australian Observatory (AAO) közötti együttműködés eredménye.
Eredeti forrás: az ESO sajtóközleménye
