Изображение предоставлено: ESO
Скопления галактик являются очень большими строительными блоками Вселенной. Эти гигантские структуры содержат от сотен до тысяч галактик и, менее заметное, но не менее интересное, дополнительное количество «темной материи», происхождение которой все еще не поддается астрономам, с общей массой в тысячи миллионов миллионов раз больше массы нашего Солнца. Например, сравнительно близкое скопление Кома содержит тысячи галактик и имеет размеры более 20 миллионов световых лет. Другим известным примером является кластер Девы на расстоянии около 50 миллионов световых лет, и он все еще простирается под углом более 10 градусов в небе!
Скопления галактик образуются в самых плотных областях Вселенной. Как таковые, они прекрасно прослеживают основу крупномасштабных структур во Вселенной так же, как маяки отслеживают береговую линию. Поэтому исследования скоплений галактик рассказывают нам о структуре огромного пространства, в котором мы живем.
Опрос REFLEX
Следуя этой идее, европейская команда астрономов под руководством Ганса Брингера (MPE, Garching, Германия), Луиджи Гуццо (INAF, Милан, Италия), Криса А. Коллинза (JMU, Ливерпуль) и Питера Шуекера ( MPE, Garching) приступил к десятилетнему изучению этих гигантских структур, пытаясь определить местонахождение наиболее массивных скоплений галактик.
Поскольку около одной пятой части оптически невидимой массы скопления находится в форме диффузного очень горячего газа с температурой порядка нескольких десятков миллионов градусов, скопления галактик производят мощное рентгеновское излучение. Поэтому их лучше всего обнаружить с помощью рентгеновских спутников.
Таким образом, для этого фундаментального исследования астрономы начали с выбора объектов-кандидатов с использованием данных из рентгеновского небесного атласа, составленного германской миссией спутниковой съемки ROSAT. Это было только начало - затем последовала большая утомительная работа: сделать окончательную идентификацию этих объектов в видимом свете и измерить расстояние (то есть, красное смещение) кандидатов в кластер.
Определение красного смещения проводилось с помощью наблюдений на нескольких телескопах в обсерватории ESO La Silla в Чили с 1992 по 1999 год. Более яркие объекты наблюдались на телескопах ESO 1,5 м и ESO / MPG 2,2 м, а для более отдаленных и более слабых объектов использовался 3,6-метровый телескоп ESO.
Проводимая на этих телескопах 12-летняя программа известна астрономам как кластерное исследование REFLEX (ROSAT-ESO Flux Limited X-ray). В настоящее время он завершен публикацией уникального каталога с характеристиками 447 самых ярких рентгеновских скоплений галактик на южном небе. Среди них более половины кластеров были обнаружены во время этого исследования.
Ограничение содержания темной материи
Галактические кластеры далеко не равномерно распределены во Вселенной. Вместо этого они имеют тенденцию объединяться в еще более крупные структуры, «супергруппы». Таким образом, из звезд, которые собираются в галактиках, галактик, которые собираются в скопления и скопления, объединяющиеся в суперкластеры, Вселенная демонстрирует структурирование во всех масштабах, от самых маленьких до самых больших. Это пережиток самой ранней (формирования) эпохи Вселенной, так называемого «инфляционного» периода. В то время, всего лишь незначительная доля одной секунды после Большого взрыва, крошечные флуктуации плотности усиливались, и в течение эонов они породили гораздо более крупные структуры.
Из-за связи между первыми флуктуациями и наблюдаемыми сейчас гигантскими структурами уникальный каталог REFLEX - самый большой в своем роде - позволяет астрономам накладывать значительные ограничения на содержание Вселенной и, в частности, на количество темной материи, которая Считается, что пронизывают это. Интересно, что эти ограничения полностью независимы от всех других методов, которые до сих пор использовались для подтверждения существования темной материи, таких как исследование очень далеких сверхновых (см., Например, ESO PR 21/98) или анализ космического микроволнового фона (например, спутник WMAP). Фактически, новое исследование REFLEX очень дополняет вышеупомянутые методы.
Команда REFLEX заключает, что средняя плотность Вселенной находится в диапазоне от 0,27 до 0,43 от «критической плотности», что является самым сильным ограничением для этого значения до настоящего времени. В сочетании с последним исследованием сверхновых звезд результат REFLEX подразумевает, что, какой бы ни была природа темной энергии, она близко имитирует Вселенную с космологической постоянной Эйнштейна.
Гигантская головоломка
Каталог REFLEX также послужит многим другим полезным целям. Благодаря этому астрономы смогут лучше понять подробные процессы, которые способствуют нагреву газа в этих кластерах. Также будет возможно изучить влияние окружающей среды скопления на каждую отдельную галактику. Кроме того, каталог является хорошей отправной точкой для поиска гигантских гравитационных линз, в которых кластер действует как гигантская увеличительная линза, эффективно позволяя наблюдать самые слабые и самые отдаленные объекты, которые иначе могли бы избежать обнаружения с помощью современных телескопов.
Но, как говорит Ханс Брингер: «Возможно, наиболее важным преимуществом этого каталога является то, что свойства каждого отдельного кластера можно сравнить со всей выборкой. Это главная цель исследований: собрать кусочки гигантской головоломки, чтобы построить более грандиозное представление, где каждый кусочек приобретает новый, более всеобъемлющий смысл ».
Источник: ESO News Release
