حقوق الصورة: ESO
اكتشف فريق من علماء الفلك الأوروبيين والشيليين عدة تجمعات كبيرة من المجرات على مسافة 8 مليار سنة ضوئية والتي يجب أن توفر رؤى حول هيكل الكون وتطوره. تم اكتشاف عناقيد المجرات من خلال دمج الصور من تلسكوب الفضاء XMM-Newton التابع لوكالة الفضاء الأوروبية وتلسكوب ESO الكبير جدًا. لا تنتشر مجموعات المجرات بشكل متساوٍ ، لكنها تظهر متدلية عبر الكون مثل الويب ، وحتى الآن يبدو أن شكل هذه المجموعات لم يتغير منذ أن كان الكون صغيرًا جدًا ..
باستخدام القمر الصناعي ESA XMM-Newton ، حصل فريق من علماء الفلك الأوروبيين والتشيليين [2] على أعمق صورة أشعة سينية "عريضة المجال" للكون حتى الآن. أدى هذا المنظر المخترق ، عند استكماله بملاحظات من قبل بعض أكبر التلسكوبات البصرية الأرضية وأكثرها كفاءة ، بما في ذلك تلسكوب ESO كبير جدًا (VLT) ، إلى اكتشاف عدة مجموعات كبيرة من المجرات.
هذه النتائج المبكرة من برنامج بحث طموح واعدة للغاية وتمهد الطريق لإجراء تعداد شامل وشامل للغاية لمجموعات المجرات في فترات مختلفة. بالاعتماد على التقنية الفلكية في المقام الأول وبكفاءة مراقبة لا مثيل لها ، تم إعداد هذا المشروع لتقديم رؤى جديدة حول هيكل وتطور الكون البعيد.
الشبكة العالمية
على عكس حبيبات الرمل على الشاطئ ، لا تنتشر المادة بشكل موحد في جميع أنحاء الكون. بدلاً من ذلك ، يتركز في المجرات التي تتجمع في مجموعات (وحتى مجموعات من العناقيد). هذه العناقيد "معلقة" في جميع أنحاء الكون في هيكل يشبه الويب ، راجع. ESO PR 11/01.
مجرتنا ، درب التبانة ، على سبيل المثال ، تنتمي إلى ما يسمى المجموعة المحلية التي تضم أيضًا "Messier 31" ، مجرة Andromeda. تحتوي المجموعة المحلية على حوالي 30 مجرة ويبلغ طولها بضعة ملايين من السنين الضوئية. مجموعات أخرى أكبر بكثير. تحتوي كتلة كوما على آلاف المجرات وتقيس أكثر من 20 مليون سنة ضوئية. مثال آخر معروف هو مجموعة برج العذراء ، التي تغطي ما لا يقل عن 10 درجات في السماء!
مجموعات المجرات هي أكبر الهياكل المرتبطة في الكون. لديهم كتل تصل إلى ألف مليون ضعف كتلة شمسنا. يتغير توزيع الفضاء ثلاثي الأبعاد وكثافة الأرقام مع الوقت الكوني ويوفر معلومات حول المعلمات الكونية الرئيسية بطريقة فريدة.
حوالي خمس الكتلة غير المرئية للكتلة هي في شكل غاز ساخن منتشر بين المجرات. يحتوي هذا الغاز على درجة حرارة تصل إلى عدة عشرات من ملايين درجة وكثافة ترتيب ذرة واحدة لكل لتر. في درجات الحرارة المرتفعة هذه ، ينتج انبعاثًا قويًا للأشعة السينية.
إن مراقبة هذا الغاز بين المجرات وليس المجرات الفردية فقط يشبه رؤية مباني المدينة في النهار ، وليس فقط النوافذ المضاءة ليلاً. لهذا السبب من الأفضل اكتشاف عناقيد المجرات باستخدام أقمار الأشعة السينية.
باستخدام الأقمار الصناعية السابقة للأشعة السينية ، أجرى الفلكيون دراسات محدودة عن البنية واسعة النطاق للكون القريب. ومع ذلك ، فقد افتقروا حتى الآن إلى الأدوات اللازمة لتوسيع نطاق البحث ليشمل كميات كبيرة من الكون البعيد.
ملاحظات XMM-Newton واسعة المجال
مارغريت بيير (CEA Saclay ، فرنسا) ، مع فريق أوروبي / تشيلي من علماء الفلك المعروف باسم اتحاد XMM-LSS [2] ، استخدم مجال الرؤية الكبير والحساسية العالية لمرصد ESA's XMM-Newton ل البحث عن مجموعات المجرات البعيدة وتحديد توزيعها في الفضاء. كان بإمكانهم رؤية ما يقرب من 7000 مليون سنة إلى عصر كوني عندما كان الكون حوالي نصف حجمه وعمره الحالي ، عندما كانت مجموعات المجرات معبأة بشكل أكثر إحكامًا.
تعقب الكتل عملية شاقة ومتعددة الخطوات ، تتطلب كلا من المقاريب الفضائية والأرضية. في الواقع ، من صور الأشعة السينية مع XMM ، كان من الممكن اختيار عدة عشرات من الأجسام المرشحة للكتلة ، والتي تم تحديدها كمناطق للإشعاع السيني المعزز (راجع PR Photo 19b / 03).
لكن وجود مرشحين لا يكفي! يجب تأكيدها ودراستها بمزيد من التلسكوبات الأرضية. جنبًا إلى جنب مع XMM-Newton ، يستخدم بيير التصوير الميداني واسع النطاق المتصل بتلسكوب كندا-فرنسا-هاواي بطول 4 أمتار ، في ماونا كيا ، هاواي ، لأخذ لقطة بصرية لنفس المنطقة من الفضاء. ثم يقوم برنامج كمبيوتر مصمم خصيصًا بتمشيط بيانات XMM-Newton بحثًا عن تركيزات الأشعة السينية التي توحي بهياكل كبيرة وموسعة. هذه هي العناقيد وتمثل فقط حوالي 10٪ من مصادر الأشعة السينية المكتشفة. والبعض الآخر غالبًا مجرات نشطة بعيدة.
العودة إلى الأرض
عندما يعثر البرنامج على كتلة ، يقوم بتكبير تلك المنطقة ويحول بيانات XMM-Newton إلى خريطة محيطية لشدة الأشعة السينية ، والتي يتم فرضها بعد ذلك على الصورة الضوئية CFHT (PR Photo 19c / 03). يستخدم علماء الفلك هذا للتحقق مما إذا كان هناك أي شيء مرئي داخل منطقة انبعاث الأشعة السينية المقيدة.
إذا شوهد شيء ما ، فإن العمل يتحول بعد ذلك إلى أحد التلسكوبات البصرية / تحت الحمراء الرئيسية في العالم ، التلسكوب الكبير جدًا للمرصد الجنوبي الأوروبي (VLT) في بارانال (تشيلي). من خلال أدوات FORS متعددة الأوضاع ، يقوم الفلكيون بتكبير المجرات الفردية في المجال ، مع أخذ القياسات الطيفية التي تكشف عن خصائصها الإجمالية ، لا سيما انزياحها الأحمر وبالتالي المسافة.
للمجرات العنقودية مسافات متشابهة وتوفر هذه القياسات في نهاية المطاف ، عن طريق حساب متوسط المسافة ، الكتلة وكذلك تشتت السرعة في الكتلة. تعد أدوات FORS من بين أكثر الأدوات كفاءة وتنوعًا لهذا النوع من العمل ، حيث يبلغ متوسط أطيافها 30 مجرة في المرة الواحدة.
أول رصدات طيفية مكرسة لتحديد وقياس الانزياح الأحمر لمجموعات XMM-LSS لمجرات وقعت خلال ثلاث ليال في خريف عام 2002.
اعتبارًا من مارس 2003 ، لم يكن هناك سوى 5 مجموعات معروفة في الأدبيات في مثل هذا الانزياح الأحمر الكبير مع ما يكفي من الانزياحات الحمراء الطيفية المقاسة للسماح بتقدير تشتت السرعة. لكن VLT سمحت بالحصول على التشتت في كتلة بعيدة في ساعتين فقط ، مما أثار توقعات كبيرة للعمل في المستقبل.
700 أطياف ...
إن مارغريت بيير راضية للغاية: الطقس وظروف العمل في VLT كانت مثالية. في ثلاث ليال فقط ، تمت ملاحظة 12 حقلاً عنقوديًا ، ينتج عنها ما لا يقل عن 700 أطياف من المجرات. أثبتت الإستراتيجية العامة نجاحها. تدعم كفاءة المراقبة العالية لـ VLT و FORS خطتنا لإجراء دراسات متابعة لأعداد كبيرة من العناقيد البعيدة مع وقت مراقبة قليل نسبيًا. ويمثل هذا زيادة كبيرة في الكفاءة مقارنة بعمليات البحث السابقة.
لقد بدأ برنامج البحث الحالي بشكل جيد ، مما يدل بوضوح على جدوى هذا النهج الجديد متعدد التلسكوبات وكفاءته العالية جدًا. وتشهد مارغريت بيير وزملاؤها بالفعل أول نتائج محيرة: يبدو أنها تؤكد أن عدد التجمعات قبل 7000 مليون سنة يختلف قليلاً عن عدد اليوم. هذا السلوك الخاص تنبأ به نماذج الكون التي تتوسع إلى الأبد ، مما يدفع مجموعات المجرات إلى أبعد وأبعد.
على نفس القدر من الأهمية ، فإن هذا النهج متعدد الأطوال والمقاريب المتعدد الذي طوره اتحاد XMM-LSS لتحديد مجموعات المجرات يشكل أيضًا خطوة حاسمة في التآزر الخصيب بين المراصد الفضائية والمراعية الأرضية ، وبالتالي فهو لبنة أساسية في المرصد الافتراضي المقبل.
معلومات اكثر
يستند هذا العمل إلى ورقتين تنشران في مجلة علم الفلك المهنية ، علم الفلك والفيزياء الفلكية (مسح XMM-LSS: I. الدوافع العلمية والتصميم والنتائج الأولى لمارجريت بيير وآخرون ، astro-ph / 0305191 و XMM مسح LSS: II. أول مجموعات المجرات عالية الانزياح الأحمر: أنظمة استرخاء وانهيار بواسطة Ivan Valtchanov et al.، astro-ph / 0305192).
سيقوم الدكتور م. بيير بإلقاء محاضرة حول هذا الموضوع في ندوة IAU 216 - خرائط الكون - هذا الخميس 17 يوليو 2003 خلال الجمعية العامة للاتحاد الفلكي الدولي 2003 في سيدني ، أستراليا.
ملاحظات
[1]: هذا إصدار منسق من ESO / ESA.
[2]: يقود اتحاد DMMAstrophysique du CEA (فرنسا) اتحاد XMM-LSS (فرنسا) ويتكون من معاهد من المملكة المتحدة وأيرلندا والدنمارك وهولندا وبلجيكا وفرنسا وإيطاليا وألمانيا وإسبانيا وشيلي. يمكن العثور على الصفحة الرئيسية لمشروع XMM-LSS على http://vela.astro.ulg.ac.be/themes/spatial/xmm/LSS/index_e.html
[3]: في علم الفلك ، يشير "الانزياح الأحمر" إلى الكسر الذي يتم من خلاله تحويل الخطوط في طيف الجسم نحو أطوال موجية أطول. بما أن الانزياح الأحمر لجسم كوني يزداد مع المسافة ، فإن الانزياح الأحمر الملاحظ لمجرة بعيدة يوفر أيضًا تقديرًا لمسافة هذه المسافة.
المصدر الأصلي: نشرة إسو الإخبارية
