Fosilās galaktikas puduris, kā novērojis XMM-Newton. Noklikšķiniet, lai palielinātu
Galaktikas sākas mazā skaitā, bet laika gaitā tās aug, saplūstot ar citām galaktikām. Atliek tikai viena liela galaktika, ko sauc par fosilajām grupām, un tā atrodas vēl lielākā tumšās matērijas halo. Astronomi ir neizpratnē par to, kā šīs fosilās grupas spēj strauji veidoties - dažiem nevajadzētu to darīt Visuma dzīves laikā. Jauni novērojumi no Chandra un ESA XMM-Newton observatorijām ir snieguši jaunus norādījumus par to, kā šie kopas sabrūk un veidojas.
Izmantojot ESA XMM-Newton augsto jutīgumu un NASA Chandra X-Ray kosmosa observatoriju asu redzējumu, astronomi ir izpētījuši masīvo fosilo galaktiku kopu izturēšanos, mēģinot noskaidrot, kā viņi atrod laiku, lai veidotos.
Daudzas galaktikas dzīvo galaktiku grupās, kur tās piedzīvo ciešas tikšanās ar kaimiņiem un gravitācijas ietekmē mijiedarbojas ar tumšo vielu - masu, kas caurstrāvo visu starpgalaktisko telpu, bet nav tieši redzama, jo tā neizstaro starojumu.
Šīs mijiedarbības rezultātā lielās galaktikas lēnām spirāliski virzās uz grupas centru, kur tās var saplūst, veidojot vienotu milzu centrālo galaktiku, kas pakāpeniski norij visus kaimiņus.
Ja šis process norisinās līdz beigām un grupā neietilpst neviena jauna galaktika, rezultāts ir objekts, saukts par “fosilo grupu”, kurā gandrīz visas zvaigznes tiek apkopotas vienā milzu galaktikā, kas atrodas viena centra centrā. grupas lieluma tumšās vielas halogēns. Šīs halo klātbūtni var secināt no plašas karstas gāzes klātbūtnes, kas aizpilda daudzu grupu gravitācijas potenciāla akas un izstaro rentgena starus.
Starptautisko astronomu grupa sīki izpētīja vismasīvākās un karstākās zināmās fosilās grupas fiziskās īpašības, ar galveno mērķi risinot mīklu un izprotot masīvu fosiliju veidošanos. Faktiski, pēc vienkāršiem teorētiskiem modeļiem, tie vienkārši nevarēja izveidoties viņiem pieejamā laikā!
Izmeklētajā fosiliju grupā, kuras nosaukums ir “RX J1416.4 + 2315”, dominē viena elipsveida galaktika, kas atrodas pusotra tūkstoša miljonu gaismas gadu attālumā no mums, un tā ir 500 tūkstošus miljonu reižu gaišāka nekā Saule.
XMM-Ņūtona un Čandras rentgenstaru novērojumi apvienojumā ar optisko un infrasarkano staru analīzēm atklāja, ka grupa atrodas karstā gāzētavā, kas ilgst vairāk nekā trīs miljonus gaismas gadu un tiek uzkarsēta līdz 50 miljonu grādu temperatūrai, galvenokārt sakarā ar triecienu karsēšanu kā gravitācijas sabrukuma rezultāts.
Šāda augsta temperatūra, apmēram divreiz lielāka par iepriekš aprēķinātajām vērtībām, parasti ir raksturīga galaktiku kopām. Vēl viena interesanta kopas sistēmas iezīme ir tā lielā masa, kas sasniedz vairāk nekā 300 triljonus saules masu. Tikai aptuveni divi procenti no tā galaktiku zvaigžņu formā un 15 procenti karstas gāzes formā, kas izstaro rentgena starus. Lielākais sistēmas masas ieguldītājs ir neredzamā tumšā matērija, kas gravitācijas ceļā saista pārējās sastāvdaļas.
Pēc aprēķiniem, tik masīvam fosilā kopam kā RX J1416.4 + 2315 nebūtu bijis laika izveidoties visā Visuma laikmetā. Galvenais šādu fosilo grupu veidošanās process ir process, kas pazīstams kā “dinamiskā berze”, kurā liela galaktika zaudē savu orbītas enerģiju apkārtējai tumšajai vielai. Šis process ir mazāk efektīvs, ja galaktikas pārvietojas ātrāk, kā tas notiek masveida galaktiku “kopās”.
Tas principā nosaka fosilās grupas lieluma un masas augšējo robežu. Precīzi ierobežojumi tomēr joprojām nav zināmi, jo grupu ģeometrija un masas sadalījums var atšķirties no tā, kas pieņemts vienkāršos teorētiskos modeļos.
“Vienkārši modeļi dinamiskās berzes aprakstīšanai pieņem, ka apvienojošās galaktikas pārvietojas pa apļveida orbītām ap kopas masas centru”, saka Habib Khosroshahi no Birmingemas universitātes (Lielbritānija), pirmais rezultātu autors. "Tā vietā, ja mēs pieņemam, ka galaktikas nokrītas uz jaunattīstības kopas centru asimetriskā veidā, piemēram, gar kvēldiegu, dinamiskā berze un tādējādi klastera veidošanās process var notikt īsākā laika posmā," viņš turpina. Šādu hipotēzi apstiprina ļoti iegarenā rentgena starojums, ko novērojām RX J1416.4 + 2315, lai atbalstītu sabrukuma ideju gar dominējošo kvēldiegu. ”
Centrālās dominējošās galaktikas optiskais spilgtums šajā fosilijā ir līdzīgs spilgtāko galaktiku gaišumam lielās kopās (sauktas par “BCG”). Pēc astronomu domām, tas nozīmē, ka šādas galaktikas varētu būt cēlušās fosilās grupās, ap kurām vēlāk veidojas kopas. Tas piedāvā alternatīvu BCG veidošanās mehānismu, salīdzinot ar esošajiem scenārijiem, kādos BCG veidojas klasteros klastera sabrukuma laikā vai pēc tā.
“Masīvu fosilo grupu, piemēram, RX J1416.4 + 2315, izpēte ir svarīga, lai pārbaudītu mūsu izpratni par struktūras veidošanos Visumā,” piebilst Khosroshahi. "Tiek veiktas kosmoloģiskās simulācijas, kurās mēģināts reproducēt mūsu novērotās īpašības, lai saprastu, kā attīstās šīs galējās sistēmas," viņš secina.
Oriģinālais avots: ESA ziņu izlaidums
