Kuvaluotto: ESO
Galaksiklusterit ovat erittäin suuria maailmankaikkeuden rakennuspalikoita. Nämä jättimäiset rakenteet sisältävät satoja tai tuhansia galakseja, ja vähemmän näkyvällä, mutta yhtä mielenkiintoisella tavalla, ylimääräisen määrän "tummaa ainetta", jonka alkuperä on edelleen haastavaa tähtitieteilijöille, ja joiden kokonaismassa on tuhansia miljoonia miljoonia miljoonia kertoja meidän aurinkoomme massasta. Esimerkiksi suhteellisen lähellä oleva Coma-klusteri sisältää tuhansia galakseja ja mittaa yli 20 miljoonaa valovuotta. Toinen tunnettu esimerkki on Neitsytyyppi noin 50 miljoonan valovuoden etäisyydellä ja ulottuu edelleen yli 10 asteen kulmassa taivaalla!
Galaksien klustereita muodostuu maailmankaikkeuden tiheimmillä alueilla. Sellaisenaan ne jäljittävät täydellisesti maailmankaikkeuden suurten rakenteiden selkärangan samalla tavalla kuin majakat jäljittävät rannikkoa. Siksi galaksiklusteritutkimukset kertovat meille sen valtavan tilan rakenteesta, jossa elämme.
REFLEX-kysely
Tämän idean jälkeen eurooppalainen tähtitieteilijäryhmä johti Hans B? Hringer (MPE, Garching, Saksa), Luigi Guzzo (INAF, Milano, Italia), Chris A. Collins (JMU, Liverpool) ja Peter Schuecker ( MPE, Garching) on aloittanut kymmenen vuoden mittaisen tutkimuksen näistä mahtavista rakenteista yrittäen löytää suurimman joukon galakseja.
Koska noin viidesosa klusterin optisesti näkymättömästä massasta on hajanaisen erittäin kuuman kaasun muodossa, jonka lämpötila on useita kymmeniä miljoonia asteita, galaksiklusterit tuottavat voimakkaan röntgensäteilyn. Siksi ne havaitaan parhaiten röntgensatelliittien avulla.
Tätä perustutkimusta varten tähtitieteilijät aloittivat siten valitsemalla ehdokasobjektit saksalaisen ROSAT-satelliittitutkimusmatkan kokoaman röntgen Sky Atlas -lehden tietojen perusteella. Tämä oli vasta alkua - seurasi sitten paljon työlästä työtä: näiden esineiden lopullinen tunnistaminen näkyvässä valossa ja klusteriehdokkaiden etäisyyden (eli punasiirtymän) mittaus.
Punasiirtymä määritettiin tarkkailuilla useilla kaukoputkilla ESO La Silla-observatoriossa Chilessä vuosina 1992-1999. Kirkkaampia kohteita havaittiin ESO 1,5 m ja ESO / MPG 2,2 m teleskoopeilla, kun taas kaukaisempiin ja matalampiin kohteisiin käytettiin ESO 3,6 m: n teleskooppia.
Näillä kaukoputkilla toteutettu 12 vuoden mittainen ohjelma tunnetaan tähtitieteilijöinä nimellä REFLEX (ROSAT-ESO Flux Limited X-ray) klusteritutkimus. Se on nyt saatu päätökseen julkaisemalla ainutlaatuinen luettelo eteläisen taivaan 447 kirkkaimman röntgenklusterin ominaisuuksista. Niistä yli puolet klusterista löydettiin tämän tutkimuksen aikana.
Pimeän aineen pitoisuuden rajoittaminen
Galaktiklusterit eivät ole kaukana tasaisesti jakautumisesta maailmankaikkeuteen. Sen sijaan niillä on taipumus ryhtyä yhä suurempiin rakenteisiin, ”superklustereiksi”. Täten tähtiistä, jotka kokoontuvat galakseihin, galakseihin, jotka kokoontuvat klustereihin ja klustereihin, jotka sitovat yhteen superklustereita, Universumi näyttää rakenteellista kaikissa asteikoissa, pienimmistä suurimpiin. Tämä on jäänne maailmankaikkeuden hyvin varhaisesta (muodostumisesta), niin sanotusta inflaatiokaudesta. Tuolloin vain pienen sekunnin murto-osa suuren räjähdyksen jälkeen, pienet tiheyden vaihtelut monistettiin ja eoneiden yli he synnyttivät paljon suuremmat rakenteet.
Ensimmäisten heilahtelujen ja nyt havaittujen jättiläisrakenteiden välisen yhteyden takia ainutlaatuinen - laatuaan suurin REFLEX-luettelo - antaa tähtitieteilijöille asettaa huomattavia rajoituksia maailmankaikkeuden sisällölle ja erityisesti tumman aineen määrälle, joka on uskotaan tunkeutuvan siihen. Pikemminkin mielenkiintoisella tavalla nämä rajoitukset ovat täysin riippumattomia kaikista muista menetelmistä, joita tähän asti on käytetty väittämään tumman aineen olemassaolo, kuten erittäin kaukana olevien supernovien tutkimuksesta (ks. Esim. ESO PR 21/98) tai kosmisen mikroaaltouuni-taustaanalyysistä (esim. WMAP-satelliitti). Itse asiassa uusi REFLEX-tutkimus täydentää hyvin edellä mainittuja menetelmiä.
REFLEX-ryhmä päättelee, että maailmankaikkeuden keskimääräinen tiheys on välillä 0,27 - 0,43 kertaa "kriittinen tiheys", mikä rajoittaa tätä arvoa tähän asti voimakkaimmin. Yhdistettynä viimeisimpään supernovae-tutkimukseen REFLEX-tulos tarkoittaa, että mikä tahansa pimeän energian luonne on, se jäljittelee tiiviisti maailmankaikkeutta, jolla on Einsteinin kosmologinen vakio.
Jättiläinen palapeli
REFLEX-luettelo palvelee myös monia muita hyödyllisiä tarkoituksia. Sen avulla tähtitieteilijät kykenevät ymmärtämään paremmin yksityiskohtaisia prosesseja, jotka edistävät näiden klustereiden kaasun lämmitystä. On myös mahdollista tutkia klusterin ympäristön vaikutusta jokaisessa galaksissa. Lisäksi luettelo on hyvä lähtökohta etsittäessä jättiläisiä gravitaatiolinssejä, joissa klusteri toimii jättiläisellä suurennuslinssinä, mikä mahdollistaa tehokkaimmin tarkkailun pienimmistä ja syrjäisimmistä kohteista, jotka muuten pääsevät havaitsemiseen nykypäivän kaukoputkien avulla.
Mutta kuten Hans B? Hringer sanoo: ”Ehkä tämän luettelon tärkein etu on, että kunkin klusterin ominaisuuksia voidaan verrata koko näytteeseen. Tämä on kyselyjen päätavoite: jättimäisen palapelin kappaleiden kokoaminen suuremman näkymän luomiseksi, jolloin jokainen kappale saa uuden, kattavamman merkityksen. ”
Alkuperäinen lähde: ESO-lehdistötiedote
