Bildekreditt: ESO
Klynger av galakser er veldig store byggesteiner i universet. Disse gigantiske strukturer inneholder hundrevis til tusenvis av galakser og, mindre synlige, men like interessante, en ekstra mengde "mørk materie" hvis opprinnelse fortsatt trosser astronomene, med en samlet masse på tusenvis av millioner av millioner ganger solen vår. Den relativt nærliggende Coma-klyngen inneholder for eksempel tusenvis av galakser og måler mer enn 20 millioner lysår på tvers. Et annet kjent eksempel er Virgo-klyngen i en avstand på omtrent 50 millioner lysår, og som fremdeles strekker seg over en vinkel på mer enn 10 grader på himmelen!
Klynger av galakser dannes i de tetteste regionene i universet. Som sådan sporer de perfekt ryggraden i de store strukturene i Universet, på samme måte som fyrtårnene sporer en kystlinje. Studier av galakser klynger forteller oss derfor om strukturen i det enorme rommet vi lever i.
REFLEX-undersøkelsen
Etter denne ideen fulgte et europeisk team av astronomer, under ledelse av Hans B? Hringer (MPE, Garching, Tyskland), Luigi Guzzo (INAF, Milano, Italia), Chris A. Collins (JMU, Liverpool) og Peter Schuecker ( OED, Garching) har satt i gang med en tiårs lang undersøkelse av disse gargantuanske strukturene, og prøvd å finne de mest enorme klyngene av galakser.
Siden omtrent en femtedel av den optisk usynlige massen til en klynge er i form av en diffus veldig varm gass med en temperatur i størrelsesorden flere titalls millioner grader, produserer klynger av galakser kraftig røntgenutslipp. De oppdages derfor best ved hjelp av røntgen-satellitter.
For denne grunnleggende studien startet astronomene således med å velge kandidatobjekter ved å bruke data fra røntgenhimmelatlasen som ble samlet sammen av det tyske ROSAT-satellittundersøkelsesoppdraget. Dette var bare begynnelsen - deretter fulgte mye kjedelig arbeid: å gjøre den endelige identifiseringen av disse objektene i synlig lys og måle avstanden (dvs. rødforskyvningen) til klyngekandidatene.
Bestemmelsen av rødskiftet ble gjort ved hjelp av observasjoner med flere teleskoper ved ESO La Silla-observatoriet i Chile fra 1992 til 1999. De lysere gjenstandene ble observert med ESO 1,5-m og ESO / MPG 2,2 m-teleskoper, mens for de fjernere og svakere gjenstandene ble ESO 3,6-m teleskop brukt.
Det 12 år lange programmet, som ble utført ved disse teleskopene, er kjent for astronomene som REFLEX (ROSAT-ESO Flux Limited X-ray) Cluster Survey. Det er nå avsluttet med utgivelsen av en unik katalog med egenskapene til de 447 lyseste røntgenklyngene av galakser på den sørlige himmelen. Blant disse ble mer enn halvparten av klyngene oppdaget under denne undersøkelsen.
Begrense innholdet av mørk materie
Galaxy-klynger er langt fra fordelt jevnt i universet. I stedet har de en tendens til å konglomerere til enda større strukturer, "superklynger". Således, fra stjerner som samles i galakser, galakser som samles i klynger og klynger som binder sammen i superklynger, viser universet strukturering på alle skalaer, fra de minste til de største. Dette er en relikvie fra den veldig tidlige (dannelses) epoken av universet, den såkalte "inflasjons" perioden. På den tiden, bare en mindre brøkdel på ett sekund etter Big Bang, ble de små tetthetssvingningene forsterket og over eonene fødte de mye større strukturer.
På grunn av koblingen mellom de første svingningene og de gigantiske strukturer som nå er observert, lar den unike REFLEX-katalogen - den største i sitt slag - astronomer sette betydelige begrensninger for innholdet i universet, og spesielt på mengden mørk materie som er trodde å gjennomsyre det. Ganske interessant er disse begrensningene helt uavhengige av alle andre metoder som hittil er brukt for å hevde eksistensen av mørk materie, for eksempel studiet av veldig fjerne supernovaer (se f.eks. ESO PR 21/98) eller analysen av den kosmiske mikrobølgeovnbakgrunnen (f.eks. WMAP-satellitten). Faktisk er den nye REFLEX-studien veldig komplementær til de ovennevnte metodene.
REFLEX-teamet konkluderer med at gjennomsnittstettheten til universet er i området 0,27 til 0,43 ganger den "kritiske tettheten", noe som gir den sterkeste begrensningen for denne verdien frem til nå. Når kombinert med den nyeste supernovaestudien, innebærer REFLEX-resultatet at uansett hva den mørke energien er, så etterligner det et univers med Einsteins kosmologiske konstant.
Et gigantisk puslespill
REFLEX-katalogen vil også tjene mange andre nyttige formål. Med det vil astronomer kunne forstå de detaljerte prosessene som bidrar til oppvarming av gassen i disse klyngene. Det vil også være mulig å studere effekten av klyngens miljø på hver enkelt galakse. Dessuten er katalogen et godt utgangspunkt for å se etter gigantiske gravitasjonslinser, der en klynge fungerer som et gigantisk forstørrelsesobjektiv, noe som muliggjør observasjoner av de svakeste og fjerneste objektene som ellers ville unnslippe deteksjon med dagens teleskoper.
Men som Hans B? Hringer sier: "Den viktigste fordelen med denne katalogen er kanskje at egenskapene til hver enkelt klynge kan sammenlignes med hele prøven. Dette er hovedmålet med undersøkelser: å sette sammen brikkene i et gigantisk puslespill for å bygge en større utsikt, der hver eneste brikke får en ny, mer omfattende mening. ”
Originalkilde: ESO News Release
