Kép jóváírása: ESO
Egy európai és chilei csillagászok egy csoportja felfedezett számos nagy galaxiscsoportot 8 milliárd fényév távolságban, amelyek betekintést nyújtanak az univerzum felépítéséhez és fejlődéséhez. A galaxisfürtöket az ESA XMM-Newton űrteleszkópjának és az ESO nagyon nagy távcsőjének képeinek kombinálásával fedezték fel. A galaxisfürtök nem oszlanak el egyenletesen, hanem úgy látszanak, mint egy háló, mint az univerzum, és úgy tűnik, hogy ezeknek a klasztereknek az alakja nem változott, mivel a világegyetem nagyon fiatal volt.
Az ESA XMM-Newton műhold segítségével az európai és chilei csillagászok egy csoportja [2] megkapta a kozmosz világának legmélyebb „széles látószögű” röntgenképét. Ez a behatoló nézet, amelyet néhány legnagyobb és leghatékonyabb földi optikai távcső, köztük az ESO Very Large Telescope (VLT) megfigyeléseivel egészített ki, számos nagy galaxiscsoport felfedezését eredményezte.
Az ambiciózus kutatási program korai eredményei rendkívül ígéretesek és előkészítik az utat egy nagyon átfogó és alapos népszámlálásra a különböző korszakokban. A legfontosabb csillagászati technológiára támaszkodva és páratlan megfigyelési hatékonysággal ez a projekt új betekintést nyújt a távoli univerzum felépítéséhez és fejlődéséhez.
Az univerzális web
A homokos szemcsékkel ellentétben a tengerparton az anyag nem egyenletesen oszlik el az egész világegyetemben. Ehelyett galaxisokra koncentrálódnak, amelyek maguk is klaszterekké (és még klaszterek klasztereiként) gyülekeznek. Ezeket a klasztereket az egész világegyetemben egy hálószerű szerkezetben „felfűzték”, vö. ESO PR 11/01.
Galaxisunk, például a Tejút, az úgynevezett Helyi Csoporthoz tartozik, amely magában foglalja a „Messier 31” -t is, az Andromeda galaxist. A Helyi Csoport körülbelül 30 galaxist tartalmaz, és néhány millió fényév távolságot mér. A többi klaszter sokkal nagyobb. A Coma klaszter több ezer galaxist tartalmaz, és több mint 20 millió fényévet mér. Egy másik jól ismert példa a Szűz klaszter, amely legalább 10 fokot fed az égen!
A galaxisok csoportjai a legtömegebb kötött struktúrák az univerzumban. Tömegeik egymillió millió millió-szorosát képviselik a Napunk tömegének. Háromdimenziós tér eloszlása és a szám-sűrűség változnak a kozmikus idővel, és egyedülálló módon szolgáltatnak információkat a fő kozmológiai paraméterekről.
A klaszter optikailag láthatatlan tömegének körülbelül egyötöde diffúz forró gáz formájában van a galaxisok között. Ennek a gáznak a hőmérséklete több tíz millió fok, és sűrűsége egy atom / liter. Ilyen magas hőmérsékleten erőteljes röntgen-sugárzást bocsát ki.
Ennek a gagaktól függő gáznak a megfigyelése, nem csak az egyes galaxisok, olyan, mintha nappali városok épületeit látnák, nem csak éjjel a megvilágított ablakokat. Ez az oka annak, hogy a galaxisok klasztereit a röntgen műholdak segítségével lehet a legjobban felfedezni.
A csillagászok a korábbi röntgen műholdak felhasználásával korlátozott kutatásokat végeztek a közeli Univerzum nagy léptékű szerkezetéről. Eddig azonban nem voltak eszközök arra, hogy a kutatást kiterjesszék a távoli univerzum nagy mennyiségére.
Az XMM-Newton széles terepi megfigyelések
A Marguerite Pierre (CEA Saclay, Franciaország) az XMM-LSS konzorciumként ismert európai / chilei csillagászcsoporttal [2] az ESA XMM-Newton röntgen megfigyelőközpontjának nagy látómezőjét és nagy érzékenységét használta a keresse meg a galaxisok távoli klasztereit és feltérképezze azok térbeli eloszlását. Körülbelül 7000 millió évvel visszajöttek egy kozmológiai korszakba, amikor az Univerzum a jelenlegi méretének és korszakának körülbelül a felére esett, amikor a galaxisok klaszterei szorosabban voltak csomagolva.
A klaszterek nyomon követése fáradságos, többlépéses folyamat, amely mind a térben, mind a földön található távcsöveket igényel. Valójában az XMM-mel ellátott röntgenfelvételek közül több tíz klaszterjelölt objektumot lehetett kiválasztani, amelyeket fokozott röntgen-sugárzás területeinek azonosítottak (vö. PR Photo 19b / 03).
De a jelöltekkel nem elegendő! Ezeket meg kell erősíteni és tovább kell vizsgálni földi távcsövekkel. Az XMM-Newtonnal párhuzamosan Pierre a nagyon széles látószögű képalkotót használja a 4 méteres Kanada-Franciaország-Hawaii távcsőhöz csatlakoztatva, a Hawaii Mauna Kea-n, hogy optikai pillanatfelvételt készítsen ugyanabból a térrégióból. A testreszabott számítógépes program ezután összefésüli az XMM-Newton adatokat, és keresi a röntgenkoncentrációkat, amelyek nagy, kiterjesztett struktúrákat sugallnak. Ezek a klaszterek, és a detektált röntgenforrásoknak csak körülbelül 10% -át képviselik. A többi többnyire távoli aktív galaxis.
Vissza a földre
Amikor a program megtalálja a klasztert, nagyít az adott régióban, és az XMM-Newton adatokat konvertálja a röntgenintenzitás kontúrtérkévé, amelyet ezután a CFHT optikai képre helyeznek (PR Photo 19c / 03). A csillagászok ezt használják annak ellenőrzésére, hogy van-e bármi látható a kiterjesztett röntgenkibocsátás területén.
Ha lát valamit, akkor a mű a világ egyik legfontosabb optikai / infravörös távcsövére, az Európai Déli Megfigyelő Intézet nagyon nagy távcsövére (VLT) a Paranalban (Chile) helyezkedik el. A FORS multi-mode eszközökkel a csillagászok nagyításra késztelik az egyes galaxisokat a terepen, és spektrális méréseket végeznek, amelyek megmutatják általános tulajdonságaikat, különösen vöröseltolódásukat és ezáltal a távolságot.
A klaszter galaxisok hasonló távolságokat mutatnak, és ezek a mérések végső soron átlagolás útján biztosítják a klaszter távolságát és a sebesség eloszlását a klaszterben. A FORS műszerek az egyik leghatékonyabb és sokoldalúbb ilyen típusú munkához, egyidejűleg 30 galaxis átlagos spektrumát veszik fel.
Az XMM-LSS galaxis klaszterek azonosítására és vöröseltolódásának mérésére szolgáló első spektroszkópiai megfigyelésekre 2002. őszén három éjszaka került sor.
2003 márciusa óta csak öt ismert klaszter volt az irodalomban ilyen nagy vöröseltolódással, elegendő spektroszkópiásán mért vöröseltolódással, hogy meg lehessen becsülni a sebesség eloszlását. De a VLT lehetővé tette, hogy a diszperziót egy távoli klaszterben csak 2 órán belül megszerezzék, nagy várakozásokat kelve a jövőbeli munkára.
700 spektrum…
A Marguerite Pierre rendkívül elégedett: az időjárás és a munkakörülmények a VLT-nél optimálisak voltak. Csak három éjszaka 12 klasztermezőt figyeltünk meg, és legalább 700 galaxispektrumot kaptunk. Az átfogó stratégia nagyon sikeresnek bizonyult. A VLT és a FORS magas megfigyelési hatékonysága alátámasztja azt a tervünket, hogy nagyszámú távoli klaszterről viszonylag kevés megfigyelési idővel végezzünk nyomon követési vizsgálatokat. Ez a hatékonyság legjelentősebb növekedését jelenti a korábbi keresésekhez képest.
A jelenlegi kutatási program jól kezdődött, egyértelműen megmutatva ennek az új multi-teleszkópos megközelítésnek a megvalósíthatóságát és rendkívül magas hatékonyságát. És Marguerite Pierre és kollégái már látják az első kínzó eredményeket: úgy tűnik, megerősíti, hogy a 7000 millió évvel ezelőtti klaszterek száma alig különbözik a mai számtól. Ezt a sajátos viselkedést a világegyetem olyan modellei jósolják, amelyek örökre terjeszkednek, és a galaxis klasztereket tovább és távolabb távolítják el.
Ugyanilyen fontos, hogy az XMM-LSS konzorcium által a galaxiscsoportok meghatározására kifejlesztett több hullámhosszú, többcsatornás megközelítés szintén döntő fontosságú következő lépést jelent az űr- és földi megfigyelőközpontok közötti termékeny szinergiában, és ezért a a közelgő Virtuális Obszervatórium.
Több információ
Ez a munka két szakdolgozaton alapul, amelyeket közzé kell tenni a professzionális csillagászat folyóiratban, az Astronomy and Astrophysics-ben (Az XMM-LSS felmérés: I. Tudományos motivációk, tervezés és első eredmények: Marguerite Pierre et al., Astro-ph / 0305191 és The XMM -LSS felmérés: II. Az első nagy vöröseltolódású galaxis klaszterek: nyugodt és összeomló rendszerek Ivan Valtchanov és munkatársai által, astro-ph / 0305192).
Dr. M. Pierre meghívott beszélgetést tart e témáról az IAU 216 szimpóziumon - A kozmosz térképein - 2003. július 17-én, csütörtökön, az IAU Közgyûlésén keresztül, 2003-ban Sydney-ben, Ausztráliában.
Megjegyzések
[1]: Ez egy összehangolt ESO / ESA kiadás.
[2]: Az XMM-LSS konzorciumot a Service d’Astrophysique du CEA (Franciaország) vezette, és az Egyesült Királyság, Írország, Dánia, Hollandia, Belgium, Franciaország, Olaszország, Németország, Spanyolország és Chile intézményeiből áll. Az XMM-LSS projekt honlapja megtalálható a http://vela.astro.ulg.ac.be/themes/spatial/xmm/LSS/index_e.html oldalon.
[3]: A csillagászatban a „vöröseltolódás” azt a frakciót jelöli, amellyel a tárgy spektrumában lévő vonalak hosszabb hullámhossz felé tolódnak. Mivel a kozmológiai objektum vöröseltolódása a távolsággal növekszik, a távoli galaxis megfigyelt vöröseltolódása becslést ad a távolságáról is.
Eredeti forrás: az ESO sajtóközleménye
