Przejdź do treści

Zbadano gromady galaktyk w różnych zakresach długości fali

Gromady galaktyk MACS J0416.1-2403 oraz MACS J0717.5+3745
Astronomowie użyli Kosmicznego Teleskopu Hubble'a i kilku innych teleskopów, aby zbadać odległe gromady galaktyk. Dzięki połączeniu obserwacji na różnych długościach fali mogli dokładniej zbadać te skupiska galaktyk. Obserwacje prowadzono w ramach projektu Frontier Fields.

Gromady galaktyk, jedne z największych struktur we Wszechświecie, to skupiska setek, a nawet tysięcy galaktyk. Zawierają też gaz rozgrzany do temperatur milionów stopni oraz skupiska ciemnej materii. Obserwacje przeprowadzone w kilku różnych zakresach promieniowania elektromagnetycznego pozwalają na lepsze poznanie własności tych obiektów. Naukowcy postanowili w ramach projektu Frontier Fields zbadać w ten sposób kilka odległych gromad. Do obserwacji użyto następujących teleskopów: Obserwatorium Rentgenowskie Chandra (zakres promieniowania rentgenowskiego, obserwacje z kosmosu), Kosmiczny Teleskop Hubble'a (zakres promieniowania widzialnego, obserwacje z kosmosu), Karl G. Jansky Very Large Array (fale radiowe, obserwacje naziemne) oraz Giant Metrewave Radio Telescope (fale radiowe, obserwacje naziemne).

Publikacje opisujące wyniki badań ukazały się 20.10.2015 r. i 1.02.2016 r. w czasopiśmie naukowym "Astrophysical Journal", a w ostatnich dniach zaprezentowano w internecie zdjęcia dwóch odległych gromad opracowane z danych z różnych zakresów promieniowania. Są to gromady galaktyk MACS J0416.1-2403 (w skrócie MACS J0416) oraz MACS J0717.5+3745 (w skrócie MACS J0717). Odległość do pierwszej wynosi około 4,3 miliarda lat świetlnych, a dystans do drugiej to około 5,4 miliarda lat świetlnych.

Poszczególne zakresy promieniowania pozwalają na poznanie różnych aspektów tych gromad. Dane z zakresu rentgenowskiego pokazują nam gorący gaz w gromadzie. Z kolei na zdjęciach z zakresu widzialnego dostrzegamy galaktyki wchodzące w skład gromady, a także inne galaktyki znajdujące się poza nią. Zakres radiowy pozwala natomiast śledzić fale uderzeniowe i turbulencje wywołane m.in. zderzeniami pomiędzy gromadami.


Gromada galaktyk MACS J0416.1-2403. Źródło: NASA, ESA, CXC, NRAO/AUI/NSF, STScI, G. Ogrean (Stanford University).


Czy gromada galaktyk MACS J0416 znajduje się na początku zderzenia dwóch gromad, czy jest to końcowa faza kolizji? Do tej pory pozostawało to niejasne, ale bogaty zestaw danych dał naukowcom wskazówki pozwalające na odpowiedzieć na to pytanie. W tej gromadzie gorący gaz oraz ciemna materia (której się nie obserwuje bezpośrednio, ale można o niej wywnioskować na podstawie rozmieszczenia materii widzialnej) są ułożone zgodnie ze sobą, a to sugeruje sytuację przed zderzeniem. Gdyby było już po kolizji, to struktury te powinny być oddzielone od siebie (przykładem może być tutaj Gromada Pocisk). Gdy odpowiednio przetworzy się zdjęcie, to po lewej stronie widzimy zwarte jądro gorącego gazu oraz pustą przestrzeń (jakby dziurę w promieniowaniu rentgenowskim). To także argument za sytuacją przed zderzeniem, bowiem po kolizji struktury byłyby zaburzone,a nie tak wyraźnie oddzielone. Trzecim dowodem na dopiero początki zderzenia są obrazy radiowe, na których brak wyraźnych struktur oznaczających fale uderzeniowe.


Gromada galaktyk MACS J0717.5+3745. Źródło: NASA, ESA, CXC, NRAO/AUI/NSF, STScI, R. van Weeren (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics).

Zupełnie inna sytuacja jest na zdjęciu gromady galaktyk MACS J0717. Widzimy tutaj duże łuki emisji radiowych - to fale uderzeniowe od kilku kolizji, zderzają się tutaj ze sobą aż cztery gromady. Uwagę przyciągają także zniekształcone źródła. Jest to efekt soczewkowania grawitacyjnego przez gromadę. Co ciekawe, na tle gromady MACS J0717 jest widocznych najwięcej radioźródeł soczewkowanych grawitacyjnie spośród wszystkich gromad. Dwa z radioźródeł widoczne są także na zdjęciach rentgenowskich. Wszystkie obiekty poddane soczewkowaniu grawitacyjnemu, widoczne na pokazanym zdjęciu, są położone w odległościach dużo dalszych niż sama gromada, od 7,8 do 10,4 miliarda lat świetlnych. Gdyby nie olbrzymia masa gromady, która spowodowała soczewkowanie grawitacyjne działające niczym szkło powiększające, nie zobaczylibyśmy tych dalekich radioźródeł.

Więcej informacji:

Źródło: Chandra / HubbleSite.org / NRAO

Na zdjęciu u góry:
Gromady galaktyk MACS J0416.1-2403 oraz MACS J0717.5+3745. Obrazy złożono z danych z kilku zakresów promieniowania: rentgenowskiego (kolor niebieski), widzialnego (czerwony, zielony i niebieski), radiowego (różowy). Źródło: NASA, ESA, CXC, NRAO/AUI/NSF, STScI, R. van Weeren (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), G. Ogrean (Stanford University).