Credit imagine: ESO
O echipă de astronomi europeni și chilieni au descoperit câteva grupuri mari de galaxii la o distanță de 8 miliarde de ani-lumină, care ar trebui să ofere informații despre structura și evoluția Universului. Culturile de galaxie au fost descoperite combinând imagini de pe telescopul spațial XMM-Newton al ESA și din Telescopul foarte mare al ESO. Clusterele Galaxy nu sunt răspândite în mod uniform, dar apar prin Univers, ca o rețea, iar până acum se pare că forma acestor grupuri nu s-a schimbat de când Universul era foarte tânăr.
Folosind satelitul ESA XMM-Newton, o echipă de astronomi europeni și chilieni [2] a obținut cea mai profundă imagine din raza X a câmpului din lume a cosmosului până în prezent. Această viziune pătrunzătoare, atunci când este completată cu observații ale unora dintre cele mai mari și mai eficiente telescoape optice bazate la sol, inclusiv telescopul foarte mare al ESO (VLT), a dus la descoperirea mai multor grupuri mari de galaxii.
Aceste rezultate timpurii ale unui program ambițios de cercetare sunt extrem de promițătoare și deschid calea către un recensământ foarte cuprinzător și complet al grupurilor de galaxii din diferite epoci. Bazându-se pe cea mai importantă tehnologie astronomică și cu o eficiență observațională inegalabilă, acest proiect este conceput pentru a oferi noi perspective asupra structurii și evoluției Universului îndepărtat.
Web-ul universal
Spre deosebire de boabele de nisip de pe o plajă, materia nu este uniform răspândită în Univers. În schimb, este concentrat în galaxii care se regăsesc în grupuri (și chiar clustere de clustere). Aceste clustere sunt „înțepenite” în tot Universul într-o structură asemănătoare web, cf. ESO PR 11/01.
Galaxia noastră, Calea Lactee, de exemplu, aparține așa-numitului Grup Local care cuprinde și „Messier 31”, Galaxia Andromeda. Grupul local conține aproximativ 30 de galaxii și măsoară câteva milioane de ani-lumină. Alte clustere sunt mult mai mari. Clusterul Coma conține mii de galaxii și măsoară peste 20 de milioane de ani-lumină. Un alt exemplu bine cunoscut este clusterul Virgo, care acoperă nu mai puțin de 10 grade pe cer!
Grupurile de galaxii sunt cele mai masive structuri legate din Univers. Au mase de ordinul a o mie de milioane de ori mai mare decât Soarele nostru. Distribuția lor spațială tridimensională și densitatea numărului se schimbă cu timpul cosmic și oferă informații despre principalii parametri cosmologici într-un mod unic.
Aproximativ o cincime din masa optic invizibilă a unui cluster se prezintă sub forma unui gaz fierbinte difuz între galaxii. Acest gaz are o temperatură de ordinul a câteva zeci de milioane de grade și o densitate de ordinul unui atom pe litru. La temperaturi atât de ridicate produce o emisie puternică de raze X.
Observarea acestui gaz intergalactic și nu doar galaxiile individuale este ca și cum ai vedea clădirile unui oraș în timpul zilei, nu doar cu geamurile luminate noaptea. Acesta este motivul pentru care grupurile de galaxii sunt descoperite cel mai bine folosind sateliți cu raze X.
Folosind sateliți cu raze X anterioare, astronomii au efectuat studii limitate asupra structurii pe scară largă a Universului din apropiere. Cu toate acestea, până acum le lipseau instrumentele pentru a extinde căutarea la volume mari ale Universului îndepărtat.
Observații de câmp larg XMM-Newton
Marguerite Pierre (CEA Saclay, Franța), cu o echipă de astronomi europeni / chilieni cunoscută sub numele de consorțiul XMM-LSS [2], a utilizat domeniul de vedere și sensibilitatea ridicată a observatorului de raze X XMM-Newton al ESA căutați grupuri de galaxii la distanță și identificați distribuția acestora în spațiu. Au putut vedea în jur de 7.000 de milioane de ani până la o eră cosmologică, când Universul avea aproximativ jumătate din dimensiunea și vârsta sa actuală, când grupurile de galaxii erau mult mai împachetate.
Urmărirea clusterelor este un proces cu mai multe etape, care necesită atât telescoape spațiale cât și la sol. Într-adevăr, din imaginile cu raze X cu XMM, a fost posibilă selectarea mai multor zeci de obiecte candidate la cluster, identificate ca zone ale radiațiilor X îmbunătățite (cf. foto PR 19b / 03).
Dar a avea candidați nu este suficient! Acestea trebuie confirmate și studiate în continuare cu telescoape la sol. În tandem cu XMM-Newton, Pierre folosește imagerul de câmp foarte larg atașat telescopului Canada-Franța-Hawaii de 4 m, pe Mauna Kea, Hawaii, pentru a realiza o imagine optică a aceleiași regiuni de spațiu. Un program de calculator adaptat apoi pieptene datele XMM-Newton în căutarea concentrațiilor de raze X care sugerează structuri mari și extinse. Acestea sunt clusterele și reprezintă doar aproximativ 10% din sursele de raze X detectate. Celelalte sunt în mare parte galaxii active îndepărtate.
Înapoi la pământ
Când programul găsește un cluster, face zoom pe acea regiune și transformă datele XMM-Newton într-o hartă de contur a intensității razelor X, care este suprapusă apoi imaginii optice CFHT (PR Foto 19c / 03). Astronomii folosesc acest lucru pentru a verifica dacă este vizibil ceva în zona de extindere a radiațiilor X.
Dacă se vede ceva, lucrarea trece apoi la unul dintre primele telescoape optice / infraroșu ale lumii, telescopul foarte mare al Observatorului European (VLT) de la Paranal (Chile). Cu ajutorul instrumentelor multimod FORS, astronomii fac zoom-uri pe galaxiile individuale din teren, luând măsurători spectrale care dezvăluie caracteristicile lor generale, în special distanța redshift și, prin urmare, distanța.
Galaxiile de cluster au distanțe similare, iar aceste măsurări asigură în final, prin medie, distanța clusterului, precum și dispersia vitezei în cluster. Instrumentele FORS sunt printre cele mai eficiente și mai versatile pentru acest tip de lucrări, luând un spectru mediu de 30 de galaxii la un moment dat.
Primele observații spectroscopice dedicate identificării și măsurării redshift a clusterelor galaxiei XMM-LSS au avut loc pe parcursul a trei nopți în toamna anului 2002.
În martie 2003, în literatura de specialitate existau doar 5 grupuri cunoscute la un redshift atât de mare, cu redshift-uri măsurate spectroscopic pentru a permite o estimare a dispersiei vitezei. Dar VLT a permis obținerea dispersiei într-un grup îndepărtat doar în 2 ore, ridicând așteptări mari pentru lucrările viitoare.
700 de spectre ...
Marguerite Pierre este extrem de mulțumită: condițiile meteorologice și de lucru la VLT au fost optime. Doar în trei nopți, au fost observate 12 câmpuri de cluster, obținând nu mai puțin de 700 de spectre de galaxii. Strategia generală s-a dovedit foarte reușită. Eficiența ridicată de observare a VLT și FORS sprijină planul nostru de a efectua studii de urmărire a unui număr mare de grupuri îndepărtate, cu relativ puțin timp de observare. Aceasta reprezintă o creștere substanțială a eficienței în comparație cu căutările anterioare.
Prezentul program de cercetare a început bine, demonstrând clar fezabilitatea acestei noi abordări multi-telescop și eficiența sa foarte mare. Iar Marguerite Pierre și colegii ei văd deja primele rezultate tentante: pare să confirme că numărul de grupuri de acum 7.000 de milioane de ani este puțin diferit de cel de astăzi. Acest comportament particular este prevăzut de modele ale Universului care se extind pentru totdeauna, conducând grupurile de galaxie mai departe și mai departe.
La fel de important, această abordare multi-telescop multi-lungime de undă dezvoltată de consorțiul XMM-LSS pentru localizarea grupurilor de galaxii constituie, de asemenea, un pas decisiv în sinergia fertilă dintre spațiile și observatoarele bazate pe sol și este, așadar, un element de bază al clădirii Viitorul Observator Virtual.
Mai multe informatii
Această lucrare se bazează pe două lucrări care vor fi publicate în revista de astronomie profesională, Astronomy and Astrophysics (Sondajul XMM-LSS: I. Motivații științifice, proiectare și primele rezultate de Marguerite Pierre et al., Astro-ph / 0305191 și The XMM -Sondaj LSS: II. Primele grupuri mari de galaxie redshift: sisteme relaxate și în colaps de Ivan Valtchanov și colab., Astro-ph / 0305192).
Dr. M. Pierre va susține o discuție invitată pe această temă la Simpozionul 216 IAU - Hărțile Cosmosului - joi, 17 iulie 2003, în cadrul Adunării Generale a IAU 2003 din Sydney, Australia.
notițe
[1]: Aceasta este o versiune coordonată a ESO / ESA.
[2]: Consorțiul XMM-LSS este condus de Serviciul până la finalizarea CEA (Franța) și este format din institute din Marea Britanie, Irlanda, Danemarca, Olanda, Belgia, Franța, Italia, Germania, Spania și Chile. Pagina principală a proiectului XMM-LSS poate fi găsită la http://vela.astro.ulg.ac.be/themes/spatial/xmm/LSS/index_e.html
[3]: În astronomie, „redshift” indică fracția prin care liniile din spectrul unui obiect sunt deplasate către lungimi de undă mai lungi. Deoarece redshift-ul unui obiect cosmologic crește cu distanța, redshift-ul observat al unei galaxii îndepărtate oferă, de asemenea, o estimare a distanței sale.
Sursa originală: Comunicat de știri ESO
