Imaginea XMM-Newton a clusterului galaxiei. Credit imagine: ESA Faceți clic pentru a mări
Observatorul de raze X al ESA, XMM-Newton, a permis pentru prima dată oamenilor de știință să studieze în detaliu istoria formării clusterelor galaxiei, nu numai cu obiecte selectate în mod arbitrar, ci cu un eșantion reprezentativ complet de clustere.
Să știi cum s-au format aceste obiecte masive este o cheie pentru înțelegerea trecutului și viitorului Universului.
Oamenii de știință își bazează în prezent imaginea bine întemeiată a evoluției cosmice pe un model de formare a structurilor în care mai întâi se formează mici structuri și apoi alcătuiesc obiecte astronomice mai mari.
Clusterele Galaxy sunt cele mai mari și recent formate obiecte în universul cunoscut și au multe proprietăți care le fac mari laboratoare astrofizice. De exemplu, ei sunt martori importanți ai procesului de formare a structurii și sondaje importante? pentru a testa modele cosmologice.
Pentru a testa cu succes astfel de modele cosmologice, trebuie să avem o bună înțelegere observațională a structurii dinamice a grupurilor de galaxii individuale din eșantioane reprezentative de cluster.
De exemplu, trebuie să știm câte grupuri sunt bine evoluate. De asemenea, trebuie să știm care grupuri au cunoscut o recentă creștere gravitațională substanțială a masei și care grupuri se află într-un stadiu de coliziune și contopire. În plus, o măsurare precisă a masei de cluster, efectuată cu aceleași date XMM-Newton, este, de asemenea, o condiție necesară pentru studiile cosmologice cantitative.
Cea mai ușor vizibilă parte a grupurilor de galaxii, adică stelele din toate galaxiile, nu constituie decât o mică parte din totalul a ceea ce formează clusterul. Cea mai mare parte a materiei observabile a clusterului este compusă dintr-un gaz fierbinte (10-100 milioane de grade) prins de forța potențială gravitațională a clusterului. Acest gaz este complet invizibil pentru ochii umani, dar datorită temperaturii sale, este vizibil prin emisiile sale de raze X.
De aici vine XMM-Newton. Cu puterea sa de colectare a fotonului fără precedent și capacitatea de spectroscopie rezolvată spațial, XMM-Newton le-a permis oamenilor de știință să efectueze aceste studii atât de eficient încât nu numai obiecte individuale, ci și probe întregi reprezentative pot fi studiate de rutină. .
XMM-Newton produce o combinație de imagini cu raze X (în diferite benzi de energie cu raze X, care pot fi gândite ca diferite culori de raze X?) Și face măsurări spectroscopice pentru diferite regiuni din cluster.
În timp ce luminozitatea imaginii oferă informații despre densitatea gazului din cluster, culorile și spectrele oferă o indicație a temperaturii interne a gazului clusterului. Din distribuția temperaturii și densității, parametrii foarte importanți fizic ai presiunii și „entropiei”? poate fi, de asemenea, derivat. Entropia este o măsură a istoriei de încălzire și răcire a unui sistem fizic.
Cele trei imagini care însoțesc ilustrează utilizarea distribuției de entropie în lumină cu raze X? gazul ca mod de identificare a diferitelor procese fizice. Entropia are proprietatea unică de a scădea odată cu răcirea prin radiație, de a crește datorită proceselor de încălzire, dar de a rămâne constant cu compresia sau expansiunea sub conservarea energiei.
Acesta din urmă asigură că o „înregistrare fosilă” orice încălzire sau răcire este păstrată chiar dacă gazul își schimbă ulterior presiunea în mod adiabatic (în condiții de conservare a energiei).
Aceste exemple sunt trase din eșantionul REFLEX-DXL, un eșantion complet statistic al unora dintre cele mai multe clustere luminoase cu raze X găsite în Studiul All-Sky ROSAT. ROSAT a fost un observator de raze X dezvoltat în anii ’90 în cooperare între Germania, SUA și Marea Britanie.
Imaginile oferă vizualizări ale distribuției entropiei codificate în culori în care valorile cresc de la albastru, verde, galben la roșu și alb.
Sursa originală: Portal ESA
