Komunikat prasowy

Polowanie XXL na gromady galaktyk

Obserwacje z teleskopów ESO dostarczyły kluczowego trzeciego wymiaru w badaniach ciemnej strony Wszechświata

15 grudnia 2015

Teleskopy ESO dały międzynarodowemu zespołowi astronomów prezent w postaci trzeciego wymiaru w gigantycznym polowaniu na największe związane grawitacyjnie struktury we Wszechświecie – gromady galaktyk. Obserwacje z VLT i NTT dołączyły do danych z innych obserwatoriów na całej kuli ziemskiej i w kosmosie jako część przeglądu XXL – jednego z największych nakierowanych na gromady galaktyk.

Gromady galaktyk to masywne zgrupowania galaktyk, które stanowią także miejsce gigantycznych rezerwuarów gorącego gazu, którego temperatura jest tak wysoka, że wytwarzane jest promieniowanie rentgenowskie. Struktury te są użyteczne dla astronomów, ponieważ uważa się, że na ich powstawanie notorycznie wpływają dziwne składowe Wszechświata - ciemna materia i ciemna energia. Badania własności gromad galaktyk w różnych etapach historii Wszechświata mogą rzucić światło na słabo jak na razie rozumianą ciemną stronę Wszechświata.

Zespół złożony z ponad 100 astronomów z całego świata rozpoczął polowanie na te kosmiczne potwory w 2011 roku. Mimo, że promieniowanie rentgenowskie, dzięki któremu ujawniane jest ich położenie, ulega absorpcji przez atmosferę Ziemi, to można je wykryć dzięki kosmicznym obserwatoriom. Dlatego połączono przeglądy XMM-Newton — o najdłuższym czasie obserwacyjnym przyznanym do tej pory na teleskopie orbitalnym – z obserwacjami z teleskopów ESO i innych obserwatoriów. Wynikiem jest gigantyczn i ciągle rosnąca kolekcja danych w różnych zakresach widma elektromagnetycznego [1], zbierana wspólnie jako przegląd XXL.

„Głównym celem przeglądu XXL jest dostarczenie dobrze zdefiniowanej próbki około 500 gromad galaktyk na dystansach sięgających okresu gdy Wszechświat miał połowę obecnego wieku” wyjaśnia kierownik zespołu naukowego XXL, Marguerite Pierre z CEA, Saclay, Francja.

Teleskop XMM-Newton wykonywał obrazy dwóch obszarów na niebie – każdy setki razy większy niż tarcza Księżyca w pełni – w ramach próby odkrycie wielkiej liczby wcześniej nieznanych gromad galaktyk. Zespół przeglądu XXL opublikował teraz swoje wyniki w serii artykułów przedstawiających analizy dla 100 najjaśniejszych spośród odkrytych gromad [2].

Obserwacje z instrumentu EFOSC2, zainstalowanego na Teleskopie Nowej Technologii (NTT), a także z instrumentu FORS, zamontowanego na Bardzo Dużym Teleskopie (VLT), także zostały użyte do starannej analizy światła pochodzącego od galaktyk w gromadach. Co kluczowe, pozwoliło to zespołowi na zmierzenie dokładnych odległości do gromad galaktyk, dostarczając trójwymiarowego widoku kosmosu potrzebnego do dokładnych pomiarów ciemnej materii i ciemnej energii [3].

Naukowcy spodziewają się, że przegląd XXL da wiele ciekawych i nieoczekiwanych rezultatów, ale nawet jedna piąta końcowej ilości danych, dała już zaskakujące i ważne wyniki.

Jedna z publikacji opisuje odkrycie pięciu nowych supergromad – czyli zgrupowań gromad galaktyk – dodając je do znanych tego typu struktur, takich jak np. nasza własna Supergromada Lokalna.

Inna raportuje dodatkowych obserwacje jednej wybranej gromady galaktyk (nieformalnie znanej jako XLSSC-116), położonej ponad 6 miliardów lat świetlnych od nas [4]. W gromadzie tej za pomocą MUSE na VLT zaobserwowano nietypowo jasne, rozmyte źródło światła.

„Po raz pierwszy jesteśmy w stanie szczegółowo zbadać rozmyte światło w odległej gromadzie galaktyk, co pokazuje moc MUSE do takich cennych badań” wyjaśnił współautor Christoph Adami z Laboratoire d'Astrophysique, Marsylia, Francja.

Naukowcy użyli także danych do potwierdzenia koncepcji, że gromady galaktyk w przeszłości są przeskalowanymi w dół wersjami tych obserwowanych obecnie – to ważne spostrzeżenie dla teoretycznego zrozumienia ewolucji gromad w trakcie życia Wszechświata.

Proste zliczenie gromad galaktyk w danych XXL potwierdziło dziwny wcześniejszy rezultat – odległych gromad jest mniej niż się spodziewano bazując na przewidywaniach na podstawie parametrów kosmologicznych zmierzonych teleskopem Planck. Przyczyna tej rozbieżności jest nieznana, ale zespół ma nadzieję na rozwiązanie tej kosmologicznej zagadki gdy w 2017 roku będzie dostępna pełna próbka gromad.

Opisane cztery ważne wyniki są dopiero przedsmakiem tego, co nadejdzie z wielkiego przeglądu jednych z najmasywniejszych obiektów we Wszechświecie.

Uwagi

[1] Przegląd XXL połączył dane archiwalne z nowymi obserwacjami gromad galaktyk pokrywającymi zakres długości fali od 1x10-4 μm (promieniowanie rentgenowskie, obserwacje za pomocą XMM) do 492 μm (zakres submilimetrowy, obserwacje za pomocą Giant Metrewave Radio Telescope [GMRT]).

[2] Gromady galaktyk opisywane w trzynastu publikacjach mają przesunięcia ku czerwieni od z = 0,05 do z = 1,05, co odpowiada okresowi gdy Wszechświat miał odpowiednio około 13 oraz 5,7 miliarda lat.

[3] Badanie gromad galaktyk wymaga precyzyjnej znajomości ich odległości. O ile orientacyjne odległości – fotometryczne przesunięcia ku czerwieni – można mierzyć poprzez analizę kolorów na różnych długościach fali, to potrzebne są bardziej dokładne spektroskopowe przesunięcia ku czerwieni. Spektroskopowe przesunięcia ku czerwieni były także uzyskiwane z danych archiwalnych, jako część VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey (VIPERS), VIMOS-VLT Deep Survey (VVDS) oraz przeglądu przeglądu GAMA.

[4] Dla tej gromady galaktyk ustalono przesunięcie ku czerwieni z = 0,543.

Więcej informacji

Opis przeglądu i niektóre z jego wstępnych wyników naukowych zostaną zaprezentowano w serii artykułów, które ukażą się 15 grudnia 2015 r. w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.

Pełny skład zespołu XXL można znaleźć tutaj.

XXL jest międzynarodowym projektem skupionym wokół XMM Very Large Programme przeglądającym dwa pola pozagalaktyczne po 25 stopni kwadratowych z głębokością ~5 x 10^-15 erg cm^-2 s^-1 w paśmie [0.5-2] keV dla źródeł punktowych. Witryna internetowa XXL ma adres http://irfu.cea.fr/xxl. Informacje z wielu pasm oraz spektroskopowe obserwacje źródeł rentgenowskich uzyskano z różnych przeglądów, które podsumowano na http://xxlmultiwave.pbworks.com/.

ESO jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Wspiera je 16 krajów: Austria, Belgia, Brazylia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Holandia, Niemcy, Polska, 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 teleskop VLT (Very Large Telescope - Bardzo Duży Teleskop), 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 głównym partnerem ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. Z kolei na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, ESO buduje 39-metrowy teleskop E-ELT (European Extremely Large Telescope - Ekstremalnie Wielki Teleskop Europejski), który stanie się “największym okiem świata na niebo”.

Linki

• Przegląd XXL
• Publikacje naukowe

Kontakt

Marguerite Pierre
CEA
Saclay, France
E-mail: marguerite.pierre@cea.fr

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6655
Tel. kom.: +49 151 1537 3591
E-mail: rhook@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 eso1548