Większość ciężkich pierwiastków we Wszechświecie, w tym żelazo stanowiące ważny budulec żywych organizmów na Ziemi, powstała we wczesnych fazach ewolucji Kosmosu, a następnie rozprzestrzeniła się na jego różne obszary. Taki wniosek płynie z najnowszych badań Gromady galaktyk w Perseuszu, przeprowadzonych przy pomocy japońskiego satelity Suzaku.
Gromady zawierają setki do tysięcy galaktyk, a także olbrzymie ilości gazu i ciemnej materii – wszystko to powiązane silnie grawitacją. Gaz wychwycony przez pojedyncza gromadę spada ku jej centrum – porusza się wówczas tak szybko, że powstaje szok ponaddźwiękowy i gaz silnie się nagrzewa. Może on wówczas osiągnąć temperatury rzędu 100 milionów stopni Celsjusza – a w takich warunkach jego atomy są już zupełnie pozbawione swych elektronów i zaczynają emitować promieniowanie rentgenowskie. Gromada Perseusza jest najsilniejszym takim źródłem promieni X poza Naszą Galaktyką. To jednocześnie najbliższa z takich gromad.
W latach 2009 – 2011 naukowcy z Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology (KIPAC) wykonali mapę przestrzennego rozkładu żelaza w Gromadzie Perseusza. To, co okryli, jest wyjątkowo interesujące: na wskroś całej gromady galaktyk, która rozciąga się na ponad 11 milionów lat świetlnych, koncentracja żelaza promieniującego w dziedzinie rentgenowskiej jest, niezależnie od kierunku obserwacji, jednorodna. Co to oznacza? Między innymi wynika z tego, że żelazo, a najprawdopodobniej także inne ciężkie pierwiastki, były szeroko rozproszone w Kosmosie już wtedy, gdy gromada galaktyk zaczęła się formować, czyli wiele miliardów lat temu. Naukowcy sądzą, że za taką powszechność tych pierwiastków odpowiadają wybuchy supernowych i aktywność czarnych dziur.
Teoretycznie najwięcej żelaza powinny produkować supernowe typu Ia. Ich wybuchy mają miejsce, gdy białe karły zlewają się ze sobą lub w inny sposób zyskują tak wiele dodatkowej masy, że stają się niestabilne i ostatecznie eksplodują. Zgodnie z obserwacjami wykonanymi przy pomocy satelity Suzaku masa żelaza zawarta w gazie wypełniającym gromadę jest 50 miliardów razy większa od masy Słońca. Większość tego żelaza znajduje się w zewnętrznych partiach gromady.
Według naukowców do tak silnego zasiedlenia wczesnej Gromady Perseusza żelazem przyczyniło się co najmniej 40 miliardów supernowych typu Ia. Powstawanie żelaza to jedno, a jego wędrówka po obszarze późniejszego formowania się gromady galaktyk – to inna sprawa. Naukowcy sugerują jednak, że oba te zdarzenia miały miejsce podczas jednego, ciekawego okresu w historii Kosmosu. Około 10 - 12 miliardów lat temu, podobnie jak i dziś, we Wszechświecie tworzyło się wiele gwiazd. Wówczas oczywiście tworzyły się też liczne supernowe, a ich nagłe i potężne eksplozje wyrzucały materię na bardzo duże odległości w skali pojedynczej galaktyki. W samym jednak czasie supermasywne czarne dziury znajdujące się w centrach galaktyk były najbardziej aktywne – szybko akreowały duże ilości materii, produkując odpowiednio wielkie energie w postaci silnych, wypływających w dwóch przeciwstawnych kierunkach dżetów. Te procesy również prowadziły do wyrzucania, jak gdyby „wydmuchiwania” zróżnicowanych chemicznie produktów eksplozji supernowych z ich macierzystych galaktyk, w przestrzeń kosmiczną. Nieco później w obszarach Kosmosu o podwyższonej w stosunku do średniej gęstości zaczęły formować się nowe galaktyki i ich gromady.
Jeśli teoria ta okaże się być prawdziwa, pociągać będzie za sobą pewne konsekwencje. Przede wszystkim niemal każda gromada galaktyk o masie zbliżonej do masy Gromady w Perseuszu powinna wykazywać podobną koncentrację oraz gładki rozkład żelaza.
Czytaj więcej:
- Oryginalny artykuł: link do strony MNRAS
Źródło: EK | astronomy.com
Na ilustracji: Satelita Suzaku zbadał słabą poświatę rentgenowską wzdłuż ośmiu różnych kierunków w Gromadzie Galaktyk w Perseuszu. Obszary zaznaczone tu na niebiesko to słaba emisja rentgenowska, a przerywaną linią zaznaczono domyślną granicę gromady, przez którą przemieszczają się nowe partie opadającego gazu. Źródło: NASA/ISAS/DSS/O. Urban et al., MNRAS
(Tekst ukazał się pierwotnie w Serwisie edukacyjnym PTA Orion, którego zasoby zostały włączone do portalu Urania)
