XMM-Ньютон изображение скопления галактик. Изображение предоставлено: ESA Увеличить
Рентгеновская обсерватория ЕКА, XMM-Newton, впервые позволила ученым детально изучить историю формирования скоплений галактик не только с отдельными произвольно выбранными объектами, но и с полной репрезентативной выборкой кластеров.
Знание того, как образовались эти массивные объекты, является ключом к пониманию прошлого и будущего Вселенной.
В настоящее время ученые основывают свою обоснованную картину космической эволюции на модели формирования структуры, в которой сначала образуются небольшие структуры, а затем они составляют более крупные астрономические объекты.
Галактические скопления - это самые крупные и недавно сформировавшиеся объекты в известной Вселенной, и они обладают многими свойствами, которые делают их великими астрофизическими «лабораториями». Например, они являются важными свидетелями процесса формирования структуры и важными «зондами». проверить космологические модели.
Чтобы успешно протестировать такие космологические модели, мы должны хорошо понимать динамическую структуру отдельных скоплений галактик из репрезентативных образцов скоплений.
Например, нам нужно знать, сколько кластеров хорошо развито. Нам также необходимо знать, какие кластеры испытали недавнее значительное гравитационное наращивание массы, а какие кластеры находятся в стадии столкновения и слияния. Кроме того, точное измерение массы кластера, выполненное с использованием тех же данных XMM-Newton, также является необходимой предпосылкой для количественных космологических исследований.
Наиболее легко видимая часть скоплений галактик, то есть звезды во всех галактиках, составляют лишь небольшую долю от общего количества того, что составляет скопление. Большая часть наблюдаемого вещества кластера состоит из горячего газа (10-100 миллионов градусов), захваченного гравитационной потенциальной силой кластера. Этот газ совершенно невидим для человеческого глаза, но из-за своей температуры он виден благодаря рентгеновскому излучению.
Именно здесь приходит XMM-Newton. Благодаря своей беспрецедентной способности сбора фотонов и возможности пространственно-разрешенной спектроскопии, XMM-Newton позволил ученым выполнять эти исследования настолько эффективно, что можно регулярно изучать не только отдельные объекты, но и целые репрезентативные образцы. ,
XMM-Newton создает комбинацию рентгеновских изображений (в разных энергетических диапазонах рентгеновского излучения, которые можно рассматривать как разные рентгеновские «цвета») и проводит спектроскопические измерения различных областей в кластере.
В то время как яркость изображения дает информацию о плотности газа в кластере, цвета и спектры дают представление о внутренней температуре газа в кластере. Из распределения температуры и плотности, физически очень важные параметры давления и? Энтропии? также могут быть получены. Энтропия - это мера истории нагрева и охлаждения физической системы.
Прилагаемые три изображения иллюстрируют использование распределения энтропии в? Рентгеновском? газ как способ выявления различных физических процессов. Энтропия обладает уникальным свойством уменьшаться при радиационном охлаждении, увеличиваться благодаря процессам нагрева, но оставаться постоянным при сжатии или расширении при сохранении энергии.
Последний гарантирует, что «ископаемые записи» любого нагрева или охлаждения сохраняется, даже если газ впоследствии изменяет свое давление адиабатически (при сохранении энергии).
Эти примеры взяты из образца REFLEX-DXL, статистически полной выборки некоторых из наиболее рентгеновских светящихся кластеров, обнаруженных в обзоре ROSAT All-Sky. ROSAT был рентгеновской обсерваторией, созданной в 1990-х годах в сотрудничестве между Германией, США и Великобританией.
Изображения обеспечивают вид распределения энтропии, закодированного в цвете, где значения увеличиваются от синего, зеленого, желтого до красного и белого.
Источник: ESA Portal
