Kansainvälinen tähtitieteilijöiden ryhmä [2] on onnistunut mittaamaan suurella tarkkuudella suuren määrän planeettasumujen [3] nopeuksia galaktien neitsyklusterin galaktienvälisessä tilassa. Tätä varten he käyttivät erittäin tehokasta FLAMES-spektrografia [4] ESO: n erittäin suurella teleskoopilla Paranal-observatoriossa (Chile).
Näitä planetaarisia sumu tähtiä, jotka vapaasti kelluvat muuten näennäisesti tyhjässä tilassa suurten klustereiden galaksien välillä, voidaan käyttää näissä klustereissa toimivien gravitaatiovoimien "koettimina". Ne jäljittävät massoja, niin näkyviä kuin näkymättömiäkin näiden alueiden sisällä. Tämä puolestaan antaa tähtitieteilijöille mahdollisuuden tutkia näiden suurten sidottujen rakenteiden muodostumista historiassa.
Näiden 40 tähden täsmälliset nopeusmittaukset vahvistavat näkemyksen, että Neitsyt on erittäin epätasainen galaksiklusteri, joka koostuu useista alayksiköistä, joilla ei ole vielä ollut aikaa tulla tasapainoon. Nämä uudet tiedot osoittavat selvästi, että galaksien Virgo-klusteri on vielä tekemässä.
Ne myös todistavat ensimmäistä kertaa, että yhdellä tarkastetun alueen kirkkaista galakseista, Messier 87, on hyvin pidentynyt tähtihaloo, joka ulottuu vähintään 65 ktp: iin. Tämä on yli kaksi kertaa suurempi kuin oma galaksiamme, Linnunrata.
Nuori klusteri
Noin 50 miljoonan valovuoden etäisyydellä Virgo-klusteri on lähin galaksiklusteri. Se sijaitsee eläinradan tähdistössä Neitsyt (Neitsyt) ja sisältää useita satoja galakseja, aina jättiläisistä ja massiivisista elliptisistä galakseista ja spiraaleista kuten oma Linnunrata, kääpiögalakseihin, jotka ovat satoja kertoja pienempiä kuin heidän suuret veljensä. Ranskalainen tähtitieteilijä Charles Messier kirjoitti 16 Neitsyt rypäleen jäsentä kuuluisaan sumujen luetteloonsa. ESO La Silla-observatoriossa Wide Field Imager -kameralla saadun klusterin ytimen kuva julkaistiin viime vuonna nimellä PR Photo 04a / 03.
Galaksien klustereiden uskotaan muodostuvan pitkän ajanjakson ajan pienempien kokonaisuuksien kokoonpanon kautta voimakkaan painovoiman vetämällä pimeästä ja valoisasta aineesta. Neitsytklusteriä pidetään suhteellisen nuorena klusterina, koska aikaisemmat tutkimukset ovat paljastaneet pienet ”galaksien alaryhmät” suurten galaksien Messier 87, Messier 86 ja Messier 49 ympärillä. Näiden ala klusterien on vielä sulautettava muodostamaan tiheämpi ja sileämpi galaksiklusteri.
Viimeaikaiset havainnot ovat osoittaneet, että ns. "Klusterin sisäistä tilaa", klusterin galaksien välistä aluetta, läpäisee harva "klusterien sisäinen tähtipopulaatio", jota voidaan käyttää klusterin rakenteen yksityiskohtaiseen tutkimiseen.
Kosmiset vaeltajat
Italialaiset tähtitieteilijä Magda Arnaboldi (Torinon observatorio, Italia) ja hänen kollegansa tekivät ensimmäisiä neitsytyyppisten tähtiä Virgo-klusterissa vuonna 1996. ESO New -tutkimuksen avulla tutkittiin neitsyt klusterin galaksien laajennettuja haloja. La Sillassa sijaitseva tekniikan kaukoputki etsittiin esineitä, jotka tunnetaan nimellä “planetaariset sumut” [3].
Planetaariset sumu (PNe) voidaan havaita suurille etäisyyksille niiden voimakkaista päästöjohdoista. Nämä kapeat päästöviivat mahdollistavat myös niiden säteittäisten nopeuksien tarkan mittaamisen. Planetaariset sumukerrat voivat siten auttaa tutkimaan tähteiden liikkeitä etäisten galaksien haloalueilla.
Tutkimuksessaan tähtitieteilijät löysivät useita planetaarisia sumuja, jotka eivät ilmeisesti liity mihinkään galakseihin, mutta liikkuvat koko klusterin painovoimakentällä. Nämä “vaeltajat” kuuluivat äskettäin löydettyyn klusterien sisäiseen tähtipopulaatioon.
Näiden ensimmäisten havaintojen jälkeen useita satoja näitä vaelijoita on löydetty. Niiden tulee edustaa jäävuoren huippua valtavasta tähtipopulaatiosta, joka parvii galaksien keskuudessa näissä valtavissa klustereissa. Itse asiassa, koska planetaariset sumu ovat tavallisten pienmassatähteiden viimeinen vaihe - kuten meidän aurinkomme -, ne edustavat tähtikantaa yleensä. Ja koska planetaariset sumut ovat melko lyhytaikaisia (muutama kymmeniä tuhansia vuosia - tähtitieteellinen aikataulu), tähtitieteilijät voivat arvioida, että yksi tähti noin 8000 miljoonasta aurinko-tyyppisestä tähdestä on näkyvissä planeettasumuna milloin tahansa. Galaktien välillä on siis oltava vertailukelpoinen määrä tähtiä kuin itse galakseissa. Mutta koska ne laimennetaan niin suuressa tilavuudessa, ne ovat tuskin havaittavissa.
Koska nämä tähdet ovat pääosin vanhoja, todennäköisin selitys niiden esiintymiselle klusterin sisäisessä tilassa on se, että ne muodostuivat yksittäisissä galakseissa, jotka sitten eristettiin monista tähdestään tiiviissä kohtaamisissa muiden galaksien kanssa rypäleiden muodostumisen alkuvaiheissa. Nämä "kadotetut" tähdet hajotettiin sitten klusterin sisäiseen tilaan, josta ne nyt löytyvät.
Täten planeetta- sumu voi tarjota ainutlaatuisen kahvan tähteiden lukumäärälle, tyypille ja liikkeille alueilla, joilla voi olla huomattava määrä massaa. Heidän liikkeensa sisältävät fossiiliset tiedot galaktien vuorovaikutuksen historiasta ja galaksiklusterin muodostumisesta.
Kuolleiden tähtien nopeuden mittaus
Kansainvälinen tähtitieteilijäryhmä [2] jatkoi yksityiskohtaista tutkimusta Neitsytyypissä olevien planetaaristen sumujen liikkeistä sen dynaamisen rakenteen määrittämiseksi ja vertaamiseksi numeerisiin simulaatioihin. Tätä tarkoitusta varten he suorittivat haastavan tutkimusohjelman, jonka tarkoituksena oli vahvistaa aikaisemmin löytämät klusterin sisäiset planetaalisen sumun ehdokkaat ja mitata niiden säteittäisnopeudet kolmella eri alueella (”tutkimuskentät”) Neitsytyyppisydämen alueella.
Tämä on kaukana helposta tehtävästä. Päästöt päähappihappopäästölinjassa Neitsyn planetaarisumusta ovat verrattavissa 60 watin hehkulampun päästöihin noin 6,6 miljoonan kilometrin etäisyydellä, joka on noin 17 kertaa keskimääräinen etäisyys kuuteen. Lisäksi klusterin sisäisissä planetaalisten sumunäytteissä on vähän, vain muutamia kymmeniä planeetta-sumuja neljännesasteen asteen neliömäisessä taivaan kentässä - suunnilleen Kuun kokoinen. Spektroskooppiset havainnot vaativat siis 8 metrin luokan kaukoputket ja spektrografit, joilla on suuri näkökenttä. Tähtitieteilijöiden piti siis luottaa FLAMES-GIRAFFE -spektrografiin VLT: ssä [4], jolla on suhteellisen korkea spektrinen resoluutio, näkökenttä 25 kaarmin ja mahdollisuus ottaa jopa 130 spektriä kerrallaan.
Astronomit tutkivat yhteensä 107 tähteä, joista 71 uskottiin olevan aitoja klusterin sisäisiä planeettaehdokkaita. He havaitsivat 21 - 49 esinettä samanaikaisesti noin 2 tunnin ajan kenttää kohti. Kolme tutkitun Neitsytydinosan osaa sisältää useita kirkkaita galakseja (Messier 84, 86, 87 ja NGC 4388) ja suuren määrän pienempiä galakseja. Ne valittiin edustamaan klusterin eri yksiköitä.
Spektroskooppiset mittaukset voisivat vahvistaa tutkittujen 40 planeettasumujen klusterin sisäisen luonteen. He antoivat myös runsaasti tietoa Neitsyt klusterin tämän osan rakenteesta.
Tekeillä
Ensimmäisellä kentällä lähellä Messier 87 (M87), tähtitieteilijät mittasivat keskimääräisen nopeuden lähellä 1250 km / s ja melko pienen dispersion tämän arvon ympärille. Useimmat tähdet tällä kentällä ovat siten fyysisesti sitoutuneet kirkkaaseen galaksiin M87, samalla tavalla kuin maa on sitoutunut aurinkoon. Magda Arnaboldi selittää: ”Tämä tutkimus on johtanut huomattavaan havaintoon, että Messier 87: llä on tähtikuvio, jonka likimääräinen dynaaminen tasapaino on vähintään 65 kpc tai yli 200 000 valovuotta. Tämä on yli kaksi kertaa suurempi kuin oma galaksiamme, Linnunrata, eikä sitä ennen ollut tiedossa. ”
Toisessa kentässä, joka on kaukana kirkkaista galakseista, havaittu nopeuden hajonta on kertoimella neljä suurempi kuin ensimmäisessä. Tämä erittäin suuri hajonta, joka osoittaa tähdet liikkuvat hyvin eri suuntiin eri nopeuksilla, kertoo myös meille, että tämä kenttä sisältää todennäköisesti monia klusterin sisäisiä tähtiä, joiden liikkeisiin tuskin vaikuttavat suuret galaksit. Uudet tiedot viittaavat houkuttelevaksi mahdollisuudeksi, että tämä klusterien sisäinen tähtipopulaatio voisi olla jäljellä pienten galaksien häiriintymisestä, kun ne kiertävät M87: tä.
Nopeuden jakautuminen kolmannessa kentässä, sellaisena kuin se on johdettu FLAMES-spektristä, on jälleen erilainen. Nopeudet osoittavat alirakenteita, jotka liittyvät suuriin galakseihin Messier 86, Messier 84 ja NGC 4388. Todennäköisesti suurin osa kaikista näistä planeettatiivisteistä kuuluu hyvin pidennettyyn halogeeniin Messier 84: n ympärillä.
Ryhmän jäsen Ortwin Gerhard (Baselin yliopisto, Sveitsi) on innoissaan: ”Yhdessä nämä nopeusmittaukset vahvistavat näkemyksen, että Virgo-klusteri on erittäin epäyhtenäinen ja rentoutumaton galaksiklusteri, joka koostuu useista alayksiköistä. FLAMES-spektrografin avulla olemme siten pystyneet seuraamaan neitsytyyppisiä liikkeitä hetkellä, kun sen alayksiköt ovat edelleen kokoontumassa. Ja se on ehdottomasti näkemisen arvoinen näkymä! ”
Lisää tietoa
Tässä ESO: n lehdistötiedotteessa esitetyt tulokset perustuvat tutkimuslehtiin (”M. Arnaboldi et al.”) Julkaistuun tutkimuslehteen (”Arnaboldi et al.,” Näkyvien linjojen planetaaristen neulan näkyvyysvirtajakaumat Virgo-klusterin ytimessä ”), joka ilmestyi juuri tutkimuspäiväkirjassa Astrophysical Journal Letters Voi. 614, s. 33.
Huomautuksia
[1]: Baselin yliopiston lehdistötiedote aiheesta on saatavana osoitteessa http://www.zuv.unibas.ch/uni_media/2004/20041022virgo.html.
[2]: Joukkueen jäsenet ovat Magda Arnaboldi (INAF, Osservatorio di Pino Torinese, Italia), Ortwin Gerhard (Astronomisches Institut, Baselin yliopisto, Sveitsi), Alfonso Aguerri (Instituto de Astrofisica de Canarias, Espanja), Kenneth C. Freeman (Mount Stromlon observatorio, ACT, Australia), Nicola Napolitano (Kapteynin tähtitieteellinen instituutti, Alankomaat), Sadanori Okamura (tähtitieteen laitos, Tokion yliopisto, Japani) ja Naoki Yasuda (kosmisen säteilyn tutkimuslaitos, yliopisto). (Tokio, Japani).
[3]: Planetaariset sumu ovat aurinkoisia tähtiä lopullisessa kuolemisvaiheessaan, jonka aikana ne työntävät ulkokerroksensa ympäröivään avaruuteen. Samanaikaisesti he paljastavat pienen ja kuuman tähtydämen, joka näkyy ”valkoisena kääpiötähtänä”. Poistettu kirjekuori valaistaan ja lämmitetään tähtisydämen avulla ja se säteilee voimakkaasti useiden elementtien, erityisesti hapen, ominaisissa päästöjohdoissa (aallonpituuksilla 495,9 ja 500,7 nm). Heidän nimensä johtuu tosiasiasta, että jotkut näistä lähellä olevista esineistä, kuten ”käsipainorunko” (ks. ESO PR Photo 38a / 98), muistuttavat aurinkojärjestelmän jättiläisten planeettojen levyjä pienillä kaukoputkilla katsottaessa.
[4]: FLAMES, kuitumaisten suurten ryhmien monielementtispektrografi, asennetaan 8,2 m: n VLT KUEYEN -yksikön teleskooppiin. Se pystyy tarkkailemaan suuren määrän yksittäisten, heikkojen kohteiden (tai pienten taivaan alueiden) spektriä samanaikaisesti ja peittää taivaan kentän, jonka halkaisija on vähintään 25 kaarmin, ts. Melkein yhtä suuri kuin täysikuu. Se on seurausta ESO: n, Pariisin-Meudonin observatorion, Genve-Lausannen observatorion ja Anglo Australian Observatory (AAO) välillä.
Alkuperäinen lähde: ESO-lehdistötiedote
