Attēla kredīts: ESO
Eiropas un Čīles astronomu komanda ir atklājusi vairākus lielus galaktiku kopus 8 miljardu gaismas gadu attālumā, kuriem jāsniedz ieskats Visuma uzbūvē un evolūcijā. Galaktiku kopas tika atklātas, apvienojot attēlus no ESA XMM-Newton kosmosa teleskopa un ESO ļoti lielā teleskopa. Galaktiku kopas nav vienmērīgi izkliedētas, bet parādās caur Visumu kā tīmeklis, un līdz šim šķiet, ka šo kopu forma nav mainījusies, jo Visums bija ļoti jauns.
Izmantojot ESA XMM-Newton satelītu, Eiropas un Čīles astronomu komanda [2] ir ieguvusi līdz šim pasaulē visdziļāko “platleņķa lauka” rentgenstaru attēlu. Šis ieskaujošais skats, kad to papildina dažu lielāko un efektīvāko uz zemes bāzēto optisko teleskopu, tostarp ESO ļoti lielā teleskopa (VLT), novērojumi, ir ļāvis atklāt vairākus lielus galaktiku kopus.
Šie ambiciozās pētniecības programmas agrīnie rezultāti ir ārkārtīgi daudzsološi un paver ceļu ļoti visaptverošai un rūpīgai galaktiku kopu skaitīšanai dažādos laikmetos. Balstoties uz galveno astronomisko tehnoloģiju un ar nepārspējamu novērošanas efektivitāti, šis projekts ir paredzēts, lai sniegtu jaunu ieskatu tālā Visuma struktūrā un evolūcijā.
Universālais tīmeklis
Atšķirībā no smilšu graudiem pludmalē matērija nav vienmērīgi izplatīta visā Visumā. Tā vietā tā tiek koncentrēta galaktikās, kuras pašas sakopojas kopās (un pat kopu kopās). Šīs kopas visā Visumā ir “savērtas” tīmeklim līdzīgā struktūrā, sk. ESO PR 11/01.
Piemēram, mūsu galaktika, Piena ceļš, pieder tā sauktajai vietējai grupai, kurā ietilpst arī “Messier 31”, Andromedas galaktika. Vietējā grupa satur apmēram 30 galaktikas un mēra dažus miljonus gaismas gadu garumā. Citas kopas ir daudz lielākas. Koma klasterī ir tūkstošiem galaktiku, un tas mēra vairāk nekā 20 miljonus gaismas gadu. Vēl viens labi zināms piemērs ir Jaunavas klasteris, kas debesīs klāj ne mazāk kā 10 grādus!
Galaktiku kopas ir vismasīvākās saistītās struktūras Visumā. Viņu masas ir tūkstoš miljoni miljonu reižu lielākas par mūsu Saules masu. Viņu trīsdimensiju telpas sadalījums un skaitļu blīvums mainās līdz ar kosmisko laiku un unikālā veidā sniedz informāciju par galvenajiem kosmoloģiskajiem parametriem.
Aptuveni viena piektā daļa no kopas optiski neredzamās masas ir izkliedētas karstas gāzes formā starp galaktikām. Šīs gāzes temperatūra ir vairāki desmiti miljoni grādu, un blīvums ir viens atoms litrā. Tik augstās temperatūrās tas rada jaudīgu rentgena starojumu.
Šīs starpgalaktiskās gāzes, ne tikai atsevišķu galaktiku, novērošana ir tāda pati kā dienas laikā redzēt pilsētas ēkas, nevis tikai apgaismotos logus naktī. Tāpēc galaktiku kopas vislabāk var atklāt, izmantojot rentgena satelītus.
Izmantojot iepriekšējos rentgena satelītus, astronomi ir veikuši ierobežotus pētījumus par tuvējā Visuma lielizmēra struktūru. Tomēr viņiem līdz šim trūka instrumentu, lai paplašinātu meklēšanu tālu Visuma apjomos.
XMM-Newton plaša lauka novērojumi
Marguerite Pierre (CEA Saclay, Francija) ar Eiropas / Čīles astronomu komandu, kas pazīstama kā XMM-LSS konsorcijs [2], izmantoja ESA rentgenstaru observatorijas XMM-Newton lielo skata lauku un augsto jutīgumu pret meklēt attālās galaktiku kopas un plānot to izplatību kosmosā. Viņi varēja redzēt apmēram 7000 miljonus gadu atpakaļ uz kosmoloģisko laikmetu, kad Visums bija apmēram puse no tā pašreizējā lieluma un vecuma, kad galaktiku kopas bija blīvāk iesaiņotas.
Kopu izsekošana ir sarežģīts, daudzpakāpju process, kam nepieciešami gan kosmosa, gan zemes teleskopi. Patiešām, no rentgena attēliem ar XMM bija iespējams atlasīt vairākus desmitus kopu kandidātu objektu, kas identificēti kā pastiprināta rentgena starojuma apgabali (sal. PR Photo 19b / 03).
Bet ar kandidātu nepietiek! Tie jāapstiprina un jāturpina pētīt ar zemes teleskopiem. Vienlaicīgi ar XMM-Newton Pjērs izmanto ļoti plaša lauka uztvērēju, kas piestiprināts 4 m Kanādas, Francijas un Havaju teleskopam Mauna Kea, Havaju salās, lai uzņemtu optisku momentuzņēmumu no tā paša kosmosa reģiona. Pielāgota datorprogramma pēc tam apvieno XMM-Newton datus, meklējot rentgenstaru koncentrācijas, kas liek domāt par lielām, izstieptām struktūrām. Tās ir kopas un veido tikai apmēram 10% no atklātajiem rentgenstaru avotiem. Pārējās galvenokārt ir tālu aktīvās galaktikas.
Atpakaļ uz zemes
Kad programma atrod kopu, tā tuvina šo reģionu un pārveido XMM-Newton datus X-ray intensitātes kontūru kartē, kas pēc tam tiek uzlikta uz CFHT optisko attēlu (PR Photo 19c / 03). Astronomi to izmanto, lai pārbaudītu, vai kaut kas ir redzams paplašinātās rentgenstaru izstarošanas zonā.
Ja kaut kas ir redzams, darbs tiek pārvietots uz vienu no pasaules labākajiem optiskajiem / infrasarkanajiem teleskopiem - Eiropas Dienvidu observatorijas ļoti lielo teleskopu (VLT) Paranalā (Čīle). Izmantojot FORS daudzrežīmu instrumentus, astronomi tuvina atsevišķas lauka galaktikas, veicot spektrālos mērījumus, kas atklāj to vispārējās īpašības, it īpaši to sarkano nobīdi un līdz ar to arī attālumu.
Klasteru galaktikām ir līdzīgi attālumi, un šie mērījumi, vidēji aprēķinot, nodrošina kopas attālumu, kā arī ātruma izkliedi klasterī. FORS instrumenti ir vieni no efektīvākajiem un daudzpusīgākajiem šāda veida darbiem, ņemot vidējos spektrus 30 galaktikās vienlaikus.
Pirmie spektroskopiskie novērojumi, kas veltīti XMM-LSS galaktiku kopu identifikācijai un sarkanā nobīdes mērīšanai, notika trīs naktīs 2002. gada rudenī.
Kopš 2003. gada marta literatūrā bija tikai 5 zināmas kopas ar tik lielu sarkano nobīdi ar pietiekamu spektroskopiski izmērītu sarkano nobīdi, lai varētu novērtēt ātruma izkliedi. Bet VLT ļāva iegūt izkliedi tālu kopā tikai 2 stundās, radot lielas cerības uz turpmāko darbu.
700 spektri
Marguerite Pierre ir ārkārtīgi apmierināts: laika apstākļi un darba apstākļi VLT bija optimāli. Tikai trīs naktīs tika novēroti 12 kopu lauki, iegūstot ne mazāk kā 700 galaktiku spektrus. Kopējā stratēģija izrādījās ļoti veiksmīga. Augsta VLT un FORS novērošanas efektivitāte atbalsta mūsu plānu veikt papildu pētījumus par lielu skaitu attālu kopu ar salīdzinoši nelielu novērošanas laiku. Tas ir visbūtiskākais efektivitātes pieaugums salīdzinājumā ar iepriekšējiem meklējumiem.
Pašreizējā pētniecības programma ir sākusies labi, skaidri parādot šīs jaunās multi-teleskopa pieejas iespējas un tās ļoti augsto efektivitāti. Un Marguerite Pierre un viņas kolēģi jau redz pirmos satraucošos rezultātus: šķiet, ka tas apstiprina, ka kopu skaits pirms 7000 miljoniem gadu maz atšķiras no mūsdienām. Šo īpašo uzvedību prognozē Visuma modeļi, kas paplašinās uz visiem laikiem, virzot galaktiku kopas arvien tālāk un tālāk.
Vienlīdz svarīgi ir arī tas, ka XMM-LSS konsorcijs izstrādāja XMM-LSS konsorcija izstrādāto vairāku viļņu garuma, daudz teleskopu pieeju, lai noteiktu galaktiku kopas, un tas ir arī izšķirošs nākamais solis auglīgajā sinerģijā starp kosmosa un zemes bāzes observatorijām, un tāpēc tas ir topošā Virtuālā observatorija.
Vairāk informācijas
Šī darba pamatā ir divi raksti, kas jāpublicē profesionālajā astronomijas žurnālā Astronomy and Astrophysics (The XMM-LSS aptauja: I. Marguerite Pierre et al., Astro-ph / 0305191 un The XMM zinātniskā motivācija, dizains un pirmie rezultāti) -LSS aptauja: II. Pirmās augsta sarkano gaismu nobīdes galaktiku kopas: atvieglinātas un sabrukušas sistēmas, sagatavoja Ivans Valtčanovs un citi, astro-ph / 0305192).
Dr. M. Pjērs uzstāsies ar uzaicinātu sarunu par šo tēmu IAU simpozijā 216 - Kosmosa kartes - šo ceturtdien, 2003. gada 17. jūlijā, IAU Ģenerālajā asamblejā 2003. gadā Sidnejā, Austrālijā.
Piezīmes
[1]: Šis ir saskaņots ESO / ESA izlaidums.
[2]: XMM-LSS konsorciju vada Service d’Astrophysique du CEA (Francija), un tajā ir institūti no Lielbritānijas, Īrijas, Dānijas, Nīderlandes, Beļģijas, Francijas, Itālijas, Vācijas, Spānijas un Čīles. XMM-LSS projekta mājas lapa atrodama vietnē http://vela.astro.ulg.ac.be/themes/spatial/xmm/LSS/index_e.html
[3]: Astronomijā “sarkanā nobīde” apzīmē frakciju, ar kādu objekta spektra līnijas tiek novirzītas uz garāku viļņu garumu. Tā kā kosmoloģiskā objekta sarkanā nobīde palielinās līdz ar attālumu, novērotā attālās galaktikas sarkanā nobīde sniedz arī tā attāluma novērtējumu.
Oriģinālais avots: ESO ziņu izlaidums
