Bildkredit: ESO
Kluster av galaxer är mycket stora byggstenar i universum. Dessa gigantiska strukturer innehåller hundratals till tusentals galaxer och, mindre synliga men lika intressanta, en extra mängd "mörk materia" vars ursprung fortfarande trotsar astronomerna, med en total massa av tusentals miljoner miljoner gånger massan av vår sol. Det relativt närliggande Coma-klustret innehåller till exempel tusentals galaxer och mäter mer än 20 miljoner ljusår över hela världen. Ett annat välkänt exempel är Virgo-klustret på ett avstånd av cirka 50 miljoner ljusår och sträcker sig fortfarande över en vinkel på mer än 10 grader på himlen!
Kluster av galaxer bildas i de tätaste regionerna i universum. Som sådan spår de perfekt ryggraden i storskaliga strukturer i universum, på samma sätt som fyrar spårar en kustlinje. Studier av kluster av galaxer berättar därför om strukturen i det enorma utrymme som vi lever i.
REFLEX-undersökningen
Efter denna idé följde ett europeiskt astronomteam under ledning av Hans B? Hringer (MPE, Garching, Tyskland), Luigi Guzzo (INAF, Milano, Italien), Chris A. Collins (JMU, Liverpool) och Peter Schuecker ( MPE, Garching) har påbörjat en årtionden lång studie av dessa gargantuanska strukturer och försökt hitta de mest massiva av galaxkluster.
Eftersom ungefär en femtedel av den optiskt osynliga massan av ett kluster är i form av en diffus mycket varm gas med en temperatur i storleksordningen flera tiotals miljoner grader, producerar kluster av galax kraftfull röntgenstrålning. De upptäcks därför bäst med hjälp av röntgen-satelliter.
För denna grundläggande studie började således astronomerna med att välja kandidatobjekt med hjälp av data från röntgenhimmel Atlas som sammanställts av det tyska ROSAT-satellitundersökningsuppdraget. Detta var bara början - följde sedan mycket tråkigt arbete: att göra den slutliga identifieringen av dessa objekt i synligt ljus och mäta avståndet (dvs. rödskift) för klusterkandidaterna.
Bestämningen av den röda skiftningen gjordes med hjälp av observationer med flera teleskoper vid ESO La Silla-observatoriet i Chile från 1992 till 1999. De ljusare föremålen observerades med ESO 1,5-m och ESO / MPG-2,2 m-teleskop, medan för de mer avlägsna och svagare föremål användes ESO 3,6-m teleskop.
Det 12 år långa programmet är känt för dessa teleskoper och är känt för astronomer som REFLEX (ROSAT-ESO Flux Limited X-ray) Cluster Survey. Det har nu avslutats med publiceringen av en unik katalog med egenskaperna hos de 447 ljusaste röntgenstråle av galaxer på södra himlen. Bland dessa upptäcktes mer än hälften av klustren under denna undersökning.
Begränsa innehållet i mörk materia
Galaxy-kluster är långt ifrån jämnt fördelade i universum. Istället tenderar de att konglomerera till ännu större strukturer, ”super-kluster”. Således, från stjärnor som samlas i galaxer, galaxer som samlas i kluster och kluster som binder samman i superkluster, visar universum struktureringen på alla skalor, från de minsta till de största. Detta är en relik från den mycket tidiga (formations) epoken av universum, den så kallade ”inflationära” perioden. Vid den tiden, bara en mindre fraktion på en sekund efter Big Bang, de lilla täthetsfluktuationerna förstärktes och över eonerna födde de de mycket större strukturerna.
På grund av kopplingen mellan de första fluktuationerna och de jättestrukturer som nu observerats ger den unika REFLEX-katalogen - den största i sitt slag - astronomer möjlighet att sätta betydande begränsningar för universums innehåll, och särskilt på mängden mörk materia som är trodde att genomsyra det. Ganska intressant är att dessa begränsningar är helt oberoende av alla andra metoder som hittills har använts för att hävda förekomsten av mörk materia, till exempel studien av mycket avlägsna supernovaer (se t.ex. ESO PR 21/98) eller analysen av den kosmiska mikrovågsugnbakgrunden (t.ex. WMAP-satelliten). Faktum är att den nya REFLEX-studien är mycket kompletterande med ovan nämnda metoder.
REFLEX-teamet drar slutsatsen att medeltätheten för universum är i intervallet 0,27 till 0,43 gånger den "kritiska tätheten", vilket ger den starkaste begränsningen för detta värde hittills. I kombination med den senaste supernovaundersökningen, innebär REFLEX-resultatet att oavsett vilken mörk energi som helst, den efterliknar ett universum med Einsteins kosmologiska konstant.
Ett gigantiskt pussel
REFLEX-katalogen kommer också att tjäna många andra användbara syften. Med det kommer astronomer att kunna förstå de detaljerade processerna som bidrar till uppvärmningen av gasen i dessa kluster. Det kommer också att vara möjligt att studera effekten av klustrets miljö på varje enskild galax. Dessutom är katalogen en bra utgångspunkt för att leta efter gigantiska gravitationslinser, i vilka ett kluster fungerar som en jätteförstoringslins, vilket effektivt möjliggör observationer av de svagaste och avlägsna objekt som annars skulle undkomma detektering med dagens teleskop.
Men som Hans B? Hringer säger: ”Den kanske viktigaste fördelen med denna katalog är kanske att egenskaperna hos varje enskilt kluster kan jämföras med hela provet. Detta är huvudmålet för undersökningar: att samla bitarna i ett gigantiskt pussel för att bygga den större vyn, där varje enskild bit sedan får en ny, mer omfattande mening. ”
Ursprungskälla: ESO News Release
