Forskare vid University of Birmingham har använt den nya generationen röntgenobjektobservatorier för att studera fossila galaxer - gamla galaxgrupper där alla de stora galaxerna gradvis har gått samman och bildat en central gigantisk galax.
Astronomerna upptäckte en anmärkningsvärd koncentration av mörk och normal materia i kärnorna i dessa isolerade stjärnsystem, jämfört med massfördelningen i normala galaxgrupper.
Många galaxer, inklusive vår Vintergatan, bor i grupper. Ibland upplever de nära möten med andra medlemmar i gruppen. Dator simuleringar förutsäger att sådana interaktioner får stora galaxer att spiral långsamt mot mitten av gruppen, där de kan smälta samman för att bilda en enda gigantisk galax, som gradvis sväljer alla dess grannar.
Eftersom många galaxgrupper har utökade glorier av varm gas och mörk materia, förutsågs det för tio år sedan att en klass av system som kallas fossilgrupper borde existera, där alla de viktigaste galaxerna har gått samman och bildat en central jättegalax. Detta skulle omges av ett röntgenstrålande ljus moln av varm gas som sträcker sig utåt till många galaktiska radier.
När vi först upptäckte de stora glorierna med varm gas där vissa mycket kompakta galaxgrupper är inbäddade insåg vi att bara några miljarder år av ytterligare utveckling skulle lämna en enda jätte, sammanslagd galax som sitter i mitten av en ljus X- ray halo, sa Trevor Ponman, ledaren för Birmingham-gruppen som gjorde denna förutsägelse och sedan upptäckte den första fossilgruppen 1994.
Teorier antydde också att fossila grupper som faller in i ännu större kluster av galaxer kan stå för de jätte elliptiska galaxer som ofta finns i centrum för sådana kluster.
Birmingham-teamet har observerat sex troliga fossila grupper under de senaste två åren och utnyttjat den skarpa visionen från NASA: s Chandra X-Ray Space Observatory och den höga känsligheten för ESA: s som kretsar runt XMM-Newton röntgenobservatorium. De sex fossila grupperna ligger upp till två miljarder ljusår från jorden. Lagens huvudmål var att utforska mekanismerna genom vilka fossila grupper och jätte elliptiska galaxer bildas.
Nyckeln till studien var fördelningen av mörk materia i de fossila grupperna. Denna mystiska materia utgör över 80 procent av universumets massa, men dess natur är okänd. Mörk materia har aldrig upptäckts direkt, men dess närvaro sluts genom sin gravitationspåverkan på vanlig materia.
Den stora elliptiska galaxen NGC 6482 var av särskilt intresse för teamet, eftersom det är den närmast kända fossila gruppen och kunde studeras i detalj. Denna isolerade jätten, som lyser med motsvarande 110 miljarder solar, ligger 100 miljoner ljusår bort i stjärnbilden Hercules. Med hjälp av Chandras Advanced CCD Imaging Spectrometer, Habib Khosroshahi, Trevor Ponman och Laurence Jones, använde observationer av den heta gasen för att spåra fördelningen av mörkt material i NGC 6482. Gasen värms till en temperatur på 10 miljoner grader Celsius, främst på grund av chock uppvärmning till följd av gravitationskollaps.
Habib Khosroshahi talade idag på RAS National Astronomy Meeting i Birmingham och beskrev upptäckten av en anmärkningsvärd koncentration av mörk materia i kärnan i NGC 6482. Khosroshahi beskrev också ytterligare två exempel på hög massakoncentration i mer massiva och mer avlägsna fossila galaxer som studerats av både Chandra och XMM-Newton teleskop, även om fallet med NGC 6482 är unikt, eftersom det är möjligt att undersöka systemets centrum med högre noggrannhet.
Enligt Khosroshahi befanns massakoncentrationen i mitten av dessa forna galaxgrupper, som mestadels är i form av mörk materia, typiskt fem gånger högre än i normala galaxgrupper med liknande massa och halostorlek. Denna centrala masskoncentration stöder idén att fossila grupper som NGC 6482 är mycket gamla strukturer som kollapsade långt innan de typiska galaxgrupperna bildades. "Förklaringen till en så centraliserad mörkfördelning kan vara att systemet bildades på mycket hög rödskift när universum var mycket ungt och tätt, sa Khosroshahi.
Den stora fördelen med fossila grupper jämfört med normala grupper är att ingen större galaxinteraktion som kan rör den heta gasen äger rum, tillade han. Därför tillhandahåller de idealiska laboratorier för att studera egenskaperna hos synligt material i form av gas och stjärnor samt deras behållare, den mörka materien.
Originalkälla: RAS News Release
