XMM-Newton εικόνα του σμήνους γαλαξιών. Πιστωτική εικόνα: ESA Κάντε κλικ για μεγέθυνση
Το παρατηρητήριο ακτίνων Χ της ESA, XMM-Newton, επέτρεψε για πρώτη φορά στους επιστήμονες να μελετήσουν λεπτομερώς το ιστορικό σχηματισμού συστάδων γαλαξιών, όχι μόνο με μεμονωμένα αυθαίρετα επιλεγμένα αντικείμενα, αλλά και με ένα πλήρες αντιπροσωπευτικό δείγμα συστάδων.
Η γνώση του σχηματισμού αυτών των τεράστιων αντικειμένων είναι το κλειδί για την κατανόηση του παρελθόντος και του μέλλοντος του Σύμπαντος.
Οι επιστήμονες βασίζουν επί του παρόντος την εδραιωμένη εικόνα της κοσμικής εξέλιξης σε ένα μοντέλο σχηματισμού δομών όπου σχηματίζονται πρώτα μικρές δομές και αυτές στη συνέχεια αποτελούν μεγαλύτερα αστρονομικά αντικείμενα.
Τα σμήνη γαλαξιών είναι τα μεγαλύτερα και πιο πρόσφατα διαμορφωμένα αντικείμενα στο γνωστό Σύμπαν και έχουν πολλές ιδιότητες που τα καθιστούν σπουδαία αστροφυσικά «εργαστήρια». Για παράδειγμα, είναι σημαντικοί μάρτυρες της διαδικασίας σχηματισμού δομών και σημαντικοί «ανιχνευτές»; για δοκιμή κοσμολογικών μοντέλων.
Για να δοκιμάσουμε επιτυχώς τέτοια κοσμολογικά μοντέλα, πρέπει να έχουμε μια καλή κατανόηση παρατήρησης της δυναμικής δομής των μεμονωμένων σμήνων γαλαξιών από αντιπροσωπευτικά δείγματα σμήνους.
Για παράδειγμα, πρέπει να γνωρίζουμε πόσες συστάδες έχουν εξελιχθεί καλά. Πρέπει επίσης να γνωρίζουμε ποιες συστάδες έχουν βιώσει μια πρόσφατη ουσιαστική βαρυτική αύξηση της μάζας και ποιες συστάδες βρίσκονται σε στάδιο σύγκρουσης και συγχώνευσης. Επιπλέον, μια ακριβής μέτρηση μάζας συμπλέγματος, που πραγματοποιείται με τα ίδια δεδομένα XMM-Newton, είναι επίσης απαραίτητη προϋπόθεση για ποσοτικές κοσμολογικές μελέτες.
Το πιο εύκολα ορατό μέρος των συστάδων γαλαξιών, δηλαδή τα αστέρια σε όλους τους γαλαξίες, αποτελούν μόνο ένα μικρό κλάσμα του συνόλου των όσων σχηματίζουν το σύμπλεγμα. Το μεγαλύτερο μέρος της παρατηρήσιμης ύλης του σμήνους αποτελείται από ένα καυτό αέριο (10-100 εκατομμύρια βαθμούς) που παγιδεύεται από τη δύναμη βαρύτητας του σμήνους. Αυτό το αέριο είναι εντελώς αόρατο στα ανθρώπινα μάτια, αλλά λόγω της θερμοκρασίας του, είναι ορατό από τις εκπομπές ακτίνων Χ.
Εδώ μπαίνει το XMM-Newton. Με την άνευ προηγουμένου δύναμη συλλογής φωτονίων και την ικανότητα της χωρικής επίλυσης φασματοσκοπίας, το XMM-Newton επέτρεψε στους επιστήμονες να πραγματοποιήσουν αυτές τις μελέτες τόσο αποτελεσματικά ώστε όχι μόνο μεμονωμένα αντικείμενα, αλλά και ολόκληρα αντιπροσωπευτικά δείγματα να μπορούν να μελετηθούν τακτικά. .
Το XMM-Newton παράγει έναν συνδυασμό εικόνων ακτίνων Χ (σε διαφορετικές ζώνες ενέργειας ακτίνων Χ, οι οποίες μπορούν να θεωρηθούν ως διαφορετικά χρώματα ακτίνων Χ;), και πραγματοποιεί φασματοσκοπικές μετρήσεις διαφορετικών περιοχών στο σύμπλεγμα.
Ενώ η φωτεινότητα της εικόνας παρέχει πληροφορίες σχετικά με την πυκνότητα του αερίου στο σύμπλεγμα, τα χρώματα και τα φάσματα παρέχουν μια ένδειξη της εσωτερικής θερμοκρασίας του αερίου του συμπλέγματος. Από την κατανομή θερμοκρασίας και πυκνότητας, οι φυσικά πολύ σημαντικές παράμετροι της πίεσης και της «εντροπίας». μπορεί επίσης να προέλθει. Η εντροπία είναι ένα μέτρο του ιστορικού θέρμανσης και ψύξης ενός φυσικού συστήματος.
Οι τρεις συνοδευτικές εικόνες δείχνουν τη χρήση της κατανομής εντροπίας στη φωτεινή ακτινογραφία; αέριο ως τρόπος αναγνώρισης διαφόρων φυσικών διεργασιών Η Entropy έχει τη μοναδική ιδιότητα της μείωσης με την ακτινοβολία ψύξης, που αυξάνεται λόγω των διαδικασιών θέρμανσης, αλλά παραμένει σταθερή με συμπίεση ή διαστολή υπό εξοικονόμηση ενέργειας.
Το τελευταίο διασφαλίζει ότι μια «απολιθώματα» οποιασδήποτε θέρμανσης ή ψύξης διατηρείται ακόμη και αν το αέριο μεταβάλλει στη συνέχεια την πίεση του αδιαβατικά (υπό εξοικονόμηση ενέργειας).
Αυτά τα παραδείγματα προέρχονται από το δείγμα REFLEX-DXL, ένα στατιστικά πλήρες δείγμα μερικών από τα πιο φωτεινά σμήνη ακτίνων Χ που βρέθηκαν στην έρευνα ROSAT All-Sky. Το ROSAT ήταν ένα παρατηρητήριο ακτίνων Χ που αναπτύχθηκε τη δεκαετία του 1990 σε συνεργασία μεταξύ Γερμανίας, ΗΠΑ και ΗΒ.
Οι εικόνες παρέχουν προβολές της εντροπίας κατανομής με κωδικοποίηση χρώματος όπου οι τιμές αυξάνονται από μπλε, πράσινο, κίτρινο σε κόκκινο και λευκό.
Αρχική πηγή: Πύλη ESA
