Komunikat prasowy

Śledztwo w sprawie galaktycznej kolizji

22 czerwca 2011

Zespół naukowców zbadał gromadę galaktyk Abell 2744, nazywaną gromadą Pandora. Poznali skomplikowaną i gwałtowną historię gromady, korzystając z teleskopów kosmicznych i naziemnych, w tym z Bardzo Dużego Teleskopu VLT, należącego do ESO oraz z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a. Abell 2744 wydaje się być efektem karambolu co najmniej czterech osobnych gromad galaktyk. Rezultatem kolizji są dziwne efekty, nigdy wcześniej nie obserwowane jednocześnie.

Gdy wielkie gromady galaktyk zderzają się ze sobą, będący efektem bałagan jest skarbnicą informacji dla astronomów. Badając jedną z najbardziej skomplikowanych i nietypowych kolizji gromad galaktyk na niebie, międzynarodowy zespół astronomów poskładał w całość kawałki historii kosmicznego zderzenia, które trwało przez 350 milionów lat.

Julian Merten, jeden z głównych naukowców  prowadzących nowe badania gromady Abell 2744, wyjaśnia: „Podobnie jak śledczy ustalający przyczyny wypadku drogowego, możemy użyć naszych obserwacji kosmicznego karambolu do zrekonstruowania wydarzeń, które wydarzyły się w przeciągu setek milionów lat. Może to ujawnić informacje w jaki sposób formują się struktury we Wszechświecie, a różne typy materii oddziałują ze sobą, gdy następuje zderzenie.”

„Nazwaliśmy obiekt gromadą Pandora, ponieważ tak wiele różnych i dziwnych zjawisk zostało wywołanych kolizją. Niektórych z nich nigdy wcześniej nie obserwowano”, dodaje Renato Dupne, inny członek zespołu badawczego.

Gromada Abell 2744 została zbadana tak szczegółowo, jak nigdy dotąd, dzięki połączeniu danych z Bardzo Dużego Teleskopu VLT (należącego do ESO), japońskiego Teleskopu Subaru, Kosmicznego Teleskopu Hubble’a (operowanego przez NASA i ESA) oraz Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra (NASA).

Galaktyki w gromadzie można wyraźnie dostrzec na zdjęciach z VLT i Hubble’a. Mimo, że są jasne, odpowiadają jedynie za 5% masy. Resztę stanowi gaz (około 20%), który jest tak gorący, że świeci jedynie w promieniowaniu rentgenowskim, oraz ciemna materia (około 75%), która jest całkowicie niewidzialna. Aby zrozumieć co zaszło podczas zderzenia zespół musiał wykonać mapę rozmieszczenia wszystkich trzech typów materii w gromadzie Abell 2744.

Ciemna materia jest szczególnie nieuchwytna, gdyż nie emituje, nie absorbuje, ani nie odbija światła (stąd jej nazwa), ujawnia swoją obecność jedynie poprzez oddziaływanie grawitacyjne. Aby precyzyjnie określić rozmieszczenie tej tajemniczej substancji, zespół skorzystał ze zjawiska zwanego soczewkowaniem grawitacyjnym. Polega ono na zakrzywianiu promieni świetlnych od odległych galaktyk, gdy ich światło przechodzi przez pola grawitacyjne występujące w gromadzie. Efektem jest seria zniekształceń obrazów galaktyk tła na zdjęciach z VLT i Hubble’a. Starannie analizując sposób w jaki obrazy galaktyk są zniekształcone, można wykonać całkiem dokładną mapę rozmieszczenia ukrytej masy (czyli ciemnej materii).

Dla porównania, odnalezienie gorącego gazu w gromadzie jest łatwiejsze, gdyż Obserwatorium Rentgenowskie Chandra może go obserwować bezpośrednio. Obserwacje te są nie tylko niezbędne do ustalenia gdzie znajduje się gaz, ale ujawniają także kąty i prędkości z jakimi połączyły się poszczególne składowe gromady.

Gdy astronomowie przeanalizowali wyniki, odnaleźli wiele dziwnych cech.  „Abell 2744 wydaje się być uformowana z czterech różnych gromad uwikłanych w serię kolizji w okresie około 350 milionów lat. Skomplikowane i nierówne rozmieszczenie różnych typów materii jest szczególnie nietypowe i fascynujące” powiedział Dan Coe, kolejny z głównych autorów badań.

Wygląda na to, że skomplikowane zderzenie odseparowało część gorącego gazu i ciemnej materii, tak że teraz znajdują się w pewnym oddzieleniu od siebie i od widzialnych galaktyk. Gromada Pandora ujawnia kilka zjawisk, których nigdy wcześniej nie widziano w tego typu systemach.

W pobliżu jądra gromady znajduje się „pocisk”, w którym gaz jednej z gromad zderzył się z gazem z innej, wytwarzając falę uderzeniową. Natomiast ciemna materia przetrwała kolizję niedotknięta [1].

W innej części gromady znajdują się galaktyki i ciemna materia, ale brak gorącego gazu. Mógł zostać wyrzucony podczas zderzenia, pozostawiając jedynie słaby ślad.

Jeszcze rzadsze cechy wykazują zewnętrzne części gromady. Jeden z obszarów zawiera dużo ciemnej materii, ale brak w nim jasnych galaktyk lub gorącego gazu. Odosobniony obłok gazu został wyrzucony i poprzedza związaną z nim ciemną materię, zamiast za nią podążać. Ta zagadkowa konfiguracja może dać astronomom wskazówki na temat tego, jak zachowuje się ciemna materia i jak różne składniki Wszechświata oddziałują ze sobą.

Gromady galaktyk należą do największych struktur w kosmosie, zawierając dosłownie biliony gwiazd. Sposób, w jaki powstają i rozwijają się, poprzez powtarzające się kolizje, ma głębokie implikacje dla naszego zrozumienia Wszechświata. Dalsze badania gromady Pandora, najbardziej złożonego i fascynującego mergera zaobserwowanego do tej pory, ciągle trwają.

Uwagi

[1] Ten efekt obserwowano w zaledwie kilku zderzeniach gromad galaktyk, w tym w oryginalnej "gromadzie Pocisk", 1E 0657-56.

Więcej informacji

Wyniki badań zostały zaprezentowane w artykule pod tytułem “Creation of cosmic structure in the complex galaxy cluster merger Abell 2744”, który ukaże się w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Skład zespołu naukowego: J. Merten (Institute for Theoretical Astrophysics, Heidelberg, Niemcy; INAF-Osservatorio Astronomico di Bologna, Włochy), D. Coe (Space Telescope Science Institute, Baltimore, USA), R. Dupke (University of Michigan, USA; Eureka Scientific, USA; National Observatory, Rio de Janeiro, Brazylia), R. Massey (University of Edinburgh, Szkocja), A. Zitrin (Tel Aviv University, Izrael), E.S. Cypriano (University of Sao Paulo, Brazylia), N. Okabe (Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics, Tajwan), B. Frye (University of San Francisco, USA), F. Braglia (University of British Columbia, Kanada), Y. Jimenez-Teja (Instituto de Astrofisica de Andalucia, Granada, Hiszpania), N. Benitez (Instituto de Astrofisica de Andalucia), T. Broadhurst (University of Basque Country, Hiszpania), J. Rhodes (Jet Propulsion Laboratory/Caltech, USA), M. Meneghetti (INAF-Osservatorio Astronomico di Bologna, Włochy), L. A. Moustakas (Caltech), L. Sodre Jr. (University of Sao Paulo, Brazylia), J. Krick (Spitzer Science Center/IPAC/Caltech, USA) oraz J. N. Bregman (University of Michigan).

ESO, Europejskie Obserwatorium Południowe, jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Jest wspierane przez 15 krajów: Austria, Belgia, Brazylia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Holandia, Niemcy, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy. ESO prowadzi ambitne programy dotyczące projektowania, konstrukcji i użytkowania silnych naziemnych instrumentów obserwacyjnych, pozwalając astronomom na dokonywanie znaczących odkryć naukowych. ESO odgrywa wiodącą rolę w promowaniu i organizowaniu współpracy w badaniach astronomicznych. ESO zarządza trzema unikalnymi, światowej klasy obserwatoriami w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada Bardzo Duży Teleskop (Very Large Telescope), najbardziej zaawansowane na świecie astronomiczne obserwatorium w świetle widzialnym oraz dwa teleskopy do przeglądów. VISTA pracuje w podczerwieni i jest największym na świecie instrumentem do przeglądów nieba, natomiast VLT Survey Telescope to największy teleskop dedykowany przeglądom nieba wyłącznie w zakresie widzialnym. ESO jest europejskim partnerem dla rewolucyjnego teleskopu ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. ESO planuje obecnie 40-metrowej klasy Ekstremalnie Wielki Teleskop Europejski (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope - E-ELT), który stanie się “największym okiem świata na niebo”.

Linki

• Publikacja naukowa
• Zdjęcia VLT

Kontakt

Julian Merten
Institute for Theoretical Astrophysics
Heidelberg, Germany
Tel.: +49 6221 54 8987
E-mail: jmerten@ita.uni-heidelberg.de

Daniel Coe
Space Telescope Science Institute
Baltimore, USA
Tel.: +1 410 338 4312
E-mail: dcoe@stsci.edu

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT and Survey Telescopes Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6655
E-mail: rhook@eso.org

Oli Usher
Hubble/ESA
Garching, Germany
Tel.: +49 89 3200 6855
E-mail: ousher@eso.org

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych

Jest to tłumaczenie Komunikatu prasowego ESO eso1120