Πιστωτική εικόνα: ESO
Οι συστάδες γαλαξιών είναι πολύ μεγάλα δομικά στοιχεία του Σύμπαντος. Αυτές οι γιγαντιαίες δομές περιέχουν εκατοντάδες έως χιλιάδες γαλαξίες και, λιγότερο ορατές αλλά εξίσου ενδιαφέρουσες, μια επιπλέον ποσότητα «σκοτεινής ύλης», η καταγωγή της οποίας εξακολουθεί να αψηφά τους αστρονόμους, με συνολική μάζα χιλιάδων εκατομμυρίων εκατομμυρίων εκατομμυρίων φορές τη μάζα του Ήλιου μας. Το συγκριτικά κοντινό σύμπλεγμα Coma, για παράδειγμα, περιέχει χιλιάδες γαλαξίες και μετρά πάνω από 20 εκατομμύρια έτη φωτός. Ένα άλλο γνωστό παράδειγμα είναι το σύμπλεγμα της Παρθένου σε απόσταση περίπου 50 εκατομμυρίων ετών φωτός και εξακολουθεί να εκτείνεται σε γωνία πάνω από 10 μοίρες στον ουρανό!
Συμπλέγματα γαλαξιών σχηματίζονται στις πυκνότερες περιοχές του Σύμπαντος. Ως εκ τούτου, εντοπίζουν τέλεια τη ραχοκοκαλιά των μεγάλων κατασκευών στο Σύμπαν, με τον ίδιο τρόπο που οι φάροι εντοπίζουν μια ακτογραμμή. Μελέτες συστάδων γαλαξιών μάς λένε για τη δομή του τεράστιου χώρου στον οποίο ζούμε.
Η έρευνα REFLEX
Ακολουθώντας αυτήν την ιδέα, μια ευρωπαϊκή ομάδα αστρονόμων, υπό την ηγεσία των Hans B? Hringer (MPE, Garching, Γερμανία), Luigi Guzzo (INAF, Milano, Italy), Chris A. Collins (JMU, Liverpool) και Peter Schuecker ( Το MPE, Garching) ξεκίνησε μια δεκαετία μελέτη αυτών των τεράστιων δομών, προσπαθώντας να εντοπίσει τις πιο μαζικές συστάδες γαλαξιών.
Δεδομένου ότι περίπου το ένα πέμπτο της οπτικά αόρατης μάζας ενός σμήνους έχει τη μορφή ενός διάχυτου πολύ ζεστού αερίου με θερμοκρασία της τάξης αρκετών δεκάδων εκατομμυρίων βαθμών, οι συστάδες γαλαξιών παράγουν ισχυρή εκπομπή ακτίνων Χ. Επομένως, ανακαλύπτονται καλύτερα μέσω δορυφόρων ακτίνων Χ.
Για αυτήν τη θεμελιώδη μελέτη, οι αστρονόμοι ξεκίνησαν επιλέγοντας υποψήφια αντικείμενα χρησιμοποιώντας δεδομένα από την ακτινογραφία Sky Atlas που συνέταξε η γερμανική αποστολή δορυφορικής έρευνας ROSAT. Αυτή ήταν μόνο η αρχή - στη συνέχεια ακολούθησε πολλή κουραστική δουλειά: κάνοντας την τελική ταυτοποίηση αυτών των αντικειμένων σε ορατό φως και μέτρηση της απόστασης (δηλαδή, redshift) των υποψηφίων συμπλέγματος.
Ο προσδιορισμός της κόκκινης αλλαγής έγινε μέσω παρατηρήσεων με διάφορα τηλεσκόπια στο Παρατηρητήριο ESO La Silla στη Χιλή, από το 1992 έως το 1999. Τα φωτεινότερα αντικείμενα παρατηρήθηκαν με τα τηλεσκόπια ESO 1,5-m και ESO / MPG 2,2-m, ενώ Για τα πιο απομακρυσμένα και πιο αχνά αντικείμενα, χρησιμοποιήθηκε το τηλεσκόπιο ESO 3,6 m.
Πραγματοποιήθηκε σε αυτά τα τηλεσκόπια, το πρόγραμμα διάρκειας 12 ετών είναι γνωστό στους αστρονόμους ως έρευνα συμπλέγματος REFLEX (ROSAT-ESO Flux Limited X-ray). Έχει πλέον ολοκληρωθεί με τη δημοσίευση ενός μοναδικού καταλόγου με τα χαρακτηριστικά των 447 φωτεινότερων στρωμάτων ακτίνων Χ γαλαξιών στο νότιο ουρανό. Μεταξύ αυτών, περισσότερες από τις μισές συστάδες ανακαλύφθηκαν κατά τη διάρκεια αυτής της έρευνας.
Περιορισμός του περιεχομένου της σκοτεινής ύλης
Τα σμήνη γαλαξιών απέχουν πολύ από την ομοιόμορφη διανομή στο Σύμπαν. Αντ 'αυτού, τείνουν να συσσωματώνονται σε ακόμη μεγαλύτερες δομές, «σούπερ-συστάδες». Έτσι, από αστέρια που μαζεύονται σε γαλαξίες, γαλαξίες που συγκεντρώνονται σε συστάδες και συστάδες που δένουν μαζί σε σούπερ συμπλέγματα, το Σύμπαν δείχνει τη δομή σε όλες τις κλίμακες, από τις μικρότερες έως τις μεγαλύτερες. Αυτό είναι ένα ανάγλυφο της πολύ πρώιμης εποχής (σχηματισμός) του Σύμπαντος, της επονομαζόμενης «πληθωριστικής» περιόδου. Εκείνη την εποχή, μόνο ένα μικροσκοπικό κλάσμα ενός δευτερολέπτου μετά το Big Bang, οι μικρές διακυμάνσεις πυκνότητας ενισχύθηκαν και κατά τη διάρκεια των αιώνων, γέννησαν τις πολύ μεγαλύτερες δομές.
Λόγω της σχέσης μεταξύ των πρώτων διακυμάνσεων και των γιγαντιαίων δομών που παρατηρούνται τώρα, ο μοναδικός κατάλογος REFLEX - ο μεγαλύτερος του είδους του - επιτρέπει στους αστρονόμους να θέσουν σημαντικούς περιορισμούς στο περιεχόμενο του Σύμπαντος, και ιδίως στην ποσότητα της σκοτεινής ύλης που είναι πίστευαν ότι το διεισδύουν. Είναι μάλλον ενδιαφέρον, αυτοί οι περιορισμοί είναι εντελώς ανεξάρτητοι από όλες τις άλλες μεθόδους που χρησιμοποιούνται μέχρι τώρα για να επιβεβαιώσουν την ύπαρξη σκοτεινής ύλης, όπως η μελέτη πολύ μακρινών σουπερνόβων (βλ. Π.χ. ESO PR 21/98) ή η ανάλυση του κοσμικού φούρνου μικροκυμάτων (π.χ. ο δορυφόρος WMAP). Στην πραγματικότητα, η νέα μελέτη REFLEX είναι πολύ συμπληρωματική των παραπάνω μεθόδων.
Η ομάδα REFLEX καταλήγει στο συμπέρασμα ότι η μέση πυκνότητα του Σύμπαντος κυμαίνεται από 0,27 έως 0,43 φορές την «κρίσιμη πυκνότητα», παρέχοντας τον ισχυρότερο περιορισμό σε αυτήν την τιμή μέχρι τώρα. Σε συνδυασμό με την τελευταία μελέτη των σουπερνοβών, το αποτέλεσμα REFLEX υπονοεί ότι, ανεξάρτητα από τη φύση της σκοτεινής ενέργειας, μιμείται στενά ένα Σύμπαν με την κοσμολογική σταθερά του Αϊνστάιν.
Ένα τεράστιο παζλ
Ο κατάλογος REFLEX θα εξυπηρετήσει επίσης πολλούς άλλους χρήσιμους σκοπούς. Με αυτό, οι αστρονόμοι θα είναι σε θέση να κατανοήσουν καλύτερα τις λεπτομερείς διαδικασίες που συμβάλλουν στη θέρμανση του αερίου σε αυτά τα σμήνη. Θα είναι επίσης δυνατό να μελετηθεί η επίδραση του περιβάλλοντος του σμήνους σε κάθε μεμονωμένο γαλαξία. Επιπλέον, ο κατάλογος είναι ένα καλό σημείο εκκίνησης για την αναζήτηση γιγαντιαίων βαρυτικών φακών, όπου ένα σύμπλεγμα ενεργεί ως γιγαντιαίος μεγεθυντικός φακός, επιτρέποντας αποτελεσματικά τις παρατηρήσεις των πιο αμυδρών και απομακρυσμένων αντικειμένων που διαφορετικά θα διαφεύγουν της ανίχνευσης με τα σημερινά τηλεσκόπια.
Ωστόσο, όπως λέει ο Hans B? Hringer: «Ίσως το πιο σημαντικό πλεονέκτημα αυτού του καταλόγου είναι ότι οι ιδιότητες κάθε μεμονωμένου συμπλέγματος μπορούν να συγκριθούν με ολόκληρο το δείγμα. Αυτός είναι ο κύριος στόχος των ερευνών: η συναρμολόγηση των κομματιών ενός γιγαντιαίου παζλ για την οικοδόμηση της μεγαλύτερης προβολής, όπου κάθε κομμάτι αποκτά ένα νέο, πιο ολοκληρωμένο νόημα. "
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο ειδήσεων ESO
