O echipă internațională de astronomi [2] a reușit să măsoare cu o precizie ridicată viteza unui număr mare de nebuloase planetare [3] în spațiul intergalactic din clusterul galaxiei Virgo. Pentru aceasta au folosit spectrograful FLAMES extrem de eficient [4] pe Telescopul foarte mare ESO de la Observatorul Paranal (Chile).
Aceste stele nebuloase planetare care plutesc liber în spațiul aparent gol, dintre galaxiile marilor grupări pot fi folosite ca „sonde” ale forțelor gravitaționale care acționează în cadrul acestor grupuri. Acestea urmăresc masele, vizibile și invizibile, în aceste regiuni. La rândul său, acest lucru le permite astronomilor să studieze istoria formării acestor mari structuri legate în univers.
Măsurătorile exacte ale vitezei a 40 din aceste stele confirmă părerea că Fecioara este un grup de galaxii extrem de neuniform, format din mai multe subunități care încă nu au avut timp să ajungă la echilibru. Aceste date noi arată clar că Cluster-ul de galaxii Fecioare este încă în proces.
De asemenea, ei dovedesc pentru prima dată că una dintre galaxiile strălucitoare din regiune cercetată, Messier 87, are un halou de stele foarte extins, ajungând până la cel puțin 65 CP. Aceasta este mai mult decât de două ori mai mare decât propria noastră galaxie, Calea Lactee.
Un grup tânăr
La o distanță de aproximativ 50 de milioane de ani-lumină, clusterul Virgo este cel mai apropiat cluster galactic. Este localizat în constelația zodiacală Fecioara (Fecioara) și conține multe sute de galaxii, de la galaxii eliptice gigantice și masive și spirale precum propria noastră Calea Lactee, la galaxii pitice, de sute de ori mai mici decât frații lor mari. Astronomul francez Charles Messier a intrat în 16 membri ai clusterului Virgo în faimosul său catalog de nebuloase. O imagine a nucleului clusterului obținut cu camera Wide Field Imager de la Observatorul ESO La Silla a fost publicată anul trecut sub forma PR Photo 04a / 03.
Se consideră că grupurile de galaxii s-au format pe o perioadă lungă de timp prin adunarea de entități mai mici, prin puternica atracție gravitațională din materia întunecată și luminoasă. Clusterul Virgo este considerat a fi un grup relativ tânăr, deoarece studiile anterioare au scos la iveală mici „sub-grupuri de galaxii” în jurul marilor galaxii Messier 87, Messier 86 și Messier 49. Aceste sub-clusteruri încă nu au contopit pentru a forma un nivel mai dens și cluster de galaxie mai fin.
Observații recente au arătat că așa-numitul spațiu „intracluster”, regiunea dintre galaxii dintr-un cluster, este pătruns de o „populație intraclusivă de stele”, care poate fi folosită pentru a studia în detaliu structura clusterului.
Rătăcitori cosmici
Primele descoperiri ale stelelor intraclusive din clusterul Virgo au fost făcute în mod serendipit de astronomul italian Magda Arnaboldi (Observatorul Torino, Italia) și colegii săi, în 1996. Pentru a studia halosul extins de galaxii din clusterul Fecioara, cu noul ESO Telescopul tehnologic de la La Silla, au căutat obiecte cunoscute sub numele de „nebuloase planetare” [3].
Nebuloasele planetare (PNe) pot fi detectate la distanțe mari de liniile lor puternice de emisie. Aceste linii înguste de emisie permit, de asemenea, o măsură precisă a vitezei lor radiale. Nebuloasele planetare pot servi astfel pentru a investiga mișcările stelelor din regiunile halo din galaxiile îndepărtate.
În studiul lor, astronomii au găsit mai multe nebuloase planetare, aparent, care nu au legătură cu nicio galaxie, ci se deplasează în câmpul gravitațional al întregului grup. Acești „rătăcitori” aparțineau unei populații recent descoperite de stele.
De la primele observații, au fost descoperite câteva sute de acești rătăcitori. Ele trebuie să reprezinte vârful aisbergului unei populații uriașe de stele care se văd printre galaxii din aceste grupări enorme. Într-adevăr, întrucât nebuloasele planetare sunt stadiul final al stelelor comune cu masă joasă - precum Soarele nostru - sunt reprezentative pentru populația stelară în general. Și cum nebuloasele planetare sunt mai degrabă de scurtă durată (câteva zeci de mii de ani - un blitz pe orar astronomic), astronomii pot estima că o stea din aproximativ 8.000 de milioane de stele de tip solar este vizibilă ca nebuloasă planetară în orice moment. Prin urmare, trebuie să existe un număr comparabil de stele între galaxii ca în galaxiile în sine. Dar pentru că sunt diluate într-un volum atât de mare, ele abia sunt detectabile.
Deoarece aceste stele sunt predominant vechi, cea mai probabilă explicație pentru prezența lor în spațiul intracluster este aceea că s-au format în cadrul galaxiilor individuale, care au fost ulterior dezbrăcate de multe dintre stelele lor în timpul întâlnirilor strânse cu alte galaxii în etapele inițiale ale formării clusterului. Aceste stele „pierdute” au fost apoi dispersate în spațiul intraclusiv unde le găsim acum.
Astfel, nebuloasele planetare pot oferi un mâner unic în ceea ce privește numărul, tipul de stele și mișcările din regiunile care pot adăposti o cantitate substanțială de masă. Mișcările lor conțin înregistrarea fosilă a istoriei interacțiunii galaxiei și formarea clusterului galaxiei.
Măsurarea vitezei stelelor pe moarte
Echipa internațională de astronomi [2] a mers mai departe pentru a face un studiu detaliat al mișcărilor nebuloaselor planetare din clusterul Virgo, pentru a determina structura sa dinamică și a compara cu simulările numerice. În acest scop, au desfășurat un program de cercetare provocator, menit să confirme candidații nebuloase planetare intraclusive pe care le-au găsit mai devreme și să-și măsoare viteza radială în trei regiuni diferite („câmpuri de sondaj”) din nucleul Virgo.
Acest lucru este departe de o sarcină ușoară. Emisia în linia principală de emisie a oxigenului dintr-o nebuloasă planetară din Fecioara este comparabilă cu cea a unui bec de 60 W la o distanță de aproximativ 6,6 milioane de kilometri, de aproximativ 17 ori distanța medie față de Lună. Mai mult, probele nebuloase planetare intraclusive sunt rare, cu doar câteva zeci de nebuloase planetare într-un sfert de câmp cu un grad pătrat de cer - aproximativ dimensiunea Lunii. Prin urmare, observațiile spectroscopice necesită telescoape din clasa de 8 metri și spectrografii cu un câmp vizual larg. Prin urmare, astronomii au trebuit să se bazeze pe spectrografia FLAMES-GIRAFFE de pe VLT [4], cu rezoluția spectrală relativ ridicată, câmpul său de vedere de 25 arcmin și posibilitatea de a lua până la 130 de spectre simultan.
Astronomii au studiat un număr de 107 stele, dintre care 71 se credeau că sunt adevărați candidați intraclusori ai planetei. Au observat între 21 și 49 de obiecte simultan timp de aproximativ 2 ore pe câmp. Cele trei părți ale nucleului Virgo examinate conțin mai multe galaxii strălucitoare (Messier 84, 86, 87 și NGC 4388) și un număr mare de galaxii mai mici. Au fost aleși să reprezinte diferite entități ale clusterului.
Măsurările spectroscopice ar putea confirma natura intraclusivă a 40 de nebuloase planetare studiate. De asemenea, au furnizat o mulțime de cunoștințe cu privire la structura acestei părți a clusterului Virgo.
În realizarea
În primul câmp din apropiere de Messier 87 (M87), astronomii au măsurat o viteză medie apropiată de 1250 km / s și o dispersie destul de mică în jurul acestei valori. Majoritatea stelelor din acest câmp sunt astfel legate fizic de galaxia M87 strălucitoare, în același mod în care Pământul este legat de Soare. Magda Arnaboldi explică: „Acest studiu a dus la descoperirea remarcabilă că Messier 87 are un halo stelar în echilibru dinamic aproximativ până la cel puțin 65 kpc, sau peste 200.000 de ani-lumină. Aceasta este mai mult decât de două ori mai mare decât propria noastră galaxie, Calea Lactee și nu a fost cunoscută până acum. ”
Dispersia de viteză observată în cel de-al doilea câmp, care este departe de galaxiile strălucitoare, este mai mare decât în primul, cu un factor patru. Această dispersie foarte mare, care indică stelele care se deplasează în direcții foarte disparate la viteze diferite, ne spune, de asemenea, că acest câmp conține, cel mai probabil, multe stele intraclusive ale căror mișcări sunt abia influențate de galaxii mari. Noile date sugerează ca o posibilitate tentantă că această populație intraclusivă de stele ar putea fi restul de la perturbarea galaxiilor mici pe măsură ce orbitează M87.
Distribuția vitezei în cel de-al treilea câmp, astfel cum se deduce din spectrele FLAMES, este din nou diferită. Vitezele prezintă substructuri legate de galaxiile mari Messier 86, Messier 84 și NGC 4388. Cel mai probabil, marea majoritate a tuturor acestor nebuloase planetare aparțin unui halou foarte extins în jurul lui Messier 84.
Ortwin Gerhard (Universitatea din Basel, Elveția), este încântat: „Luate împreună aceste măsurători de viteză confirmă ideea că Virgo Cluster este un cluster galactic extrem de neuniform și nerelaxat, format din mai multe subunități. Cu ajutorul spectrografului FLAMES, am reușit astfel să urmărim mișcările din clusterul Virgo, într-un moment în care subunitățile sale încă se reunesc. Și este cu siguranță un punct de vedere care merită văzut! ”
Mai multe informatii
Rezultatele prezentate în acest comunicat de ESO se bazează pe o lucrare de cercetare („The Line-of-Sight Velocity Distributions of Intracluster Planetary Nebulae in the Virgo Cluster Core” de M. Arnaboldi et al.), Care tocmai a apărut în revista de cercetare Jurnalul Astrofizic Litere Vol. 614, pag. 33.
notițe
[1]: Comunicatul de presă al Universității din Basel pe această temă este disponibil la http://www.zuv.unibas.ch/uni_media/2004/20041022virgo.html.
[2]: Membrii echipei sunt Magda Arnaboldi (INAF, Osservatorio di Pino Torinese, Italia), Ortwin Gerhard (Astronomisches Institut, Universit? T Basel, Elveția), Alfonso Aguerri (Instituto de Astrofisica de Canarias, Spania), Kenneth C. Freeman (Mount Stromlo Observatory, ACT, Australia), Nicola Napolitano (Kapteyn Astronomical Institute, Olanda), Sadanori Okamura (Departamentul de Astronomie, Universitatea din Tokyo, Japonia) și Naoki Yasuda (Institutul pentru Cercetări Cosmice Ray, Universitatea din Tokyo, Japonia).
[3]: Nebuloasele planetare sunt stele asemănătoare Soarelui în faza lor finală de moarte în timpul căreia își expulză straturile exterioare în spațiul înconjurător. În același timp, își dezvăluie miezul stelar mic și fierbinte, care apare ca o „stea pitică albă”. Plicul evacuat este iluminat și încălzit de miezul stelar și emite puternic în liniile de emisie caracteristice ale mai multor elemente, în special oxigen (la lungimi de undă 495,9 și 500,7 nm). Numele lor provine de la faptul că unele dintre aceste obiecte din apropiere, cum ar fi „Nebula Dumbbell” (vezi ESO PR Photo 38a / 98) seamănă cu discurile planetelor uriașe din sistemul solar atunci când sunt privite cu telescoape mici.
[4]: FLAMES, Spectrograful cu mai multe elemente Fray Large Array, este instalat la telescopul VLT KUEYEN de 8,2 m. Este capabil să observe spectrele unui număr mare de obiecte individuale, slabe (sau zone cu cer mic) simultan și acoperă un câmp de cer de cel puțin 25 de arcmin în diametru, adică aproape la fel de mare ca Luna plină. Este rezultatul unei colaborări între ESO, Observatoire de Paris-Meudon, Observatoire de Gen? Ve-Lausanne și Observatorul Anglo-Australian (AAO).
Sursa originală: Comunicat de știri ESO
