Міжнародна команда астрономів [2] зуміла з високою точністю виміряти швидкості великої кількості планетарних туманностей [3] у міжгалактичному просторі всередині галактик кластера Діви. Для цього вони використали високоефективний спектрограф FLAMES [4] на дуже великому телескопі ESO в Обсерваторії Паранал (Чилі).
Ці планетарні зірки, що вільно плавають у інакше порожньому просторі між галактиками великих скупчень, можуть використовуватися як «зонди» гравітаційних сил, що діють всередині цих скупчень. Вони простежують маси, видимі, як і невидимі, у цих регіонах. Це, в свою чергу, дозволяє астрономам вивчати історію формування цих великих зв'язаних структур у Всесвіті.
Точні вимірювання швидкості 40 цих зірок підтверджують думку про те, що Діва - це сильно неоднорідне скупчення галактик, що складається з декількох субодиниць, які ще не встигли прийти в рівновагу. Ці нові дані чітко свідчать про те, що скупчення галактик Діва все ще створюється.
Вони також вперше доводять, що одна з яскравих галактик у цьому регіоні, Мессьє 87, має дуже розширений ореол зірок, досягаючи щонайменше 65 кпк. Це більш ніж удвічі більше, ніж наша власна галактика Чумацький Шлях.
Молодий скупчення
На відстані приблизно 50 мільйонів світлових років скупчення Діви - це найближчий кластер галактики. Він розташований у зодіакальному сузір'ї Діва (Діва) і містить багато сотень галактик, починаючи від гігантських і масивних еліптичних галактик і спіралей, як наш власний Чумацький Шлях, до галактик-карликів, у сотні разів менших за їх великих братів. Французький астроном Чарльз Мессьє увійшов до 16 членів скупчення Діви у своєму відомому каталозі туманностей. Зображення ядра кластера, отриманого за допомогою камери Wide Field Imager в обсерваторії ESO La Silla, було опубліковано минулого року як PR Photo 04a / 03.
Вважається, що кластери галактик утворюються протягом тривалого періоду за рахунок збору менших сутностей завдяки сильному гравітаційному витягуванню з темної та світної речовини. Скупчення Діви вважається відносно молодим скупченням, оскільки попередні дослідження виявили невеликі «підкластери галактик» навколо основних галактик Мессьє 87, Мессьє 86 та Мессьє 49. Ці підкластери ще злилися, щоб утворити щільніші та більш плавне скупчення галактик.
Недавні спостереження показали, що так званий "внутрікластерний" простір, область між галактиками у скупченні, пронизаний рідкісною "внутрішньокластерною популяцією зірок", яка може бути використана для детального вивчення структури кластера.
Космічні мандрівники
Перші відкриття внутрішньокластерних зірок у скупченні Діви були зроблені безтурботно італійським астрономом Магдою Арнаболді (обсерваторія Торіно, Італія) та її колегами в 1996 році. Для вивчення розширених ореолів галактик у скупченні Діви, з ESO New Технологічний телескоп в Ла-Сіллі, вони шукали об'єкти, відомі як «планетарні туманності» [3].
Планетарні туманності (PNe) можна виявити на великих відстанях від їх сильних емісійних ліній. Ці вузькі лінії викидів також дозволяють точно виміряти їх радіальні швидкості. Таким чином, планетарні туманності можуть служити для дослідження руху зірок у ореольних областях далеких галактик.
У своєму дослідженні астрономи виявили кілька планетарних туманностей, очевидно, не пов’язаних з жодними галактиками, а рухаються в гравітаційному полі всього скупчення. Ці «мандрівники» належали до нещодавно виявленої популяції зірок.
З цих перших спостережень було виявлено кілька сотень цих мандрівників. Вони повинні представляти верхівку айсберга величезної популяції зірок, що кочуються серед галактик у цих величезних скупченнях. Справді, оскільки планетарні туманності є завершальним етапом звичайних зірок низької маси - як наше Сонце - вони є репрезентативними для зоряного населення загалом. Оскільки планетарні туманності досить короткочасні (кілька десятків тисяч років - блиск на астрономічних часових шкалах), астрономи можуть підрахувати, що одна зірка з приблизно 8000 мільйонів зірок сонячного типу видно як планетарна туманність у будь-який момент. Таким чином, між галактиками повинно бути порівнянна кількість зірок, як у самих галактиках. Але оскільки вони розведені таким величезним обсягом, вони ледве помітні.
Оскільки ці зірки переважно старі, найбільш вірогідним поясненням їх присутності у внутрішньокластерному просторі є те, що вони утворилися в межах окремих галактик, які згодом були позбавлені багатьох їх зірок під час тісних зустрічей з іншими галактиками на початкових етапах формування кластера. Ці "загублені" зірки потім були розсіяні у внутрішньоклітинний простір, де ми їх зараз знаходимо.
Таким чином, планетарні туманності можуть забезпечити унікальну ручку щодо кількості, типу зірок та рухів у регіонах, які можуть містити значну кількість маси. Їх рухи містять облік викопних історій взаємодії галактик та утворення скупчення галактик.
Вимірювання швидкості вмирання зірок
Міжнародна команда астрономів [2] продовжила детальне вивчення рухів планетарних туманностей у кластері Діви, щоб визначити її динамічну структуру та порівняти її з чисельними моделюваннями. З цією метою вони здійснили складну дослідницьку програму, спрямовану на підтвердження кандидатури на планетарну туманність внутрішньої кластери, яку вони знайшли раніше, та вимірювання їх радіальних швидкостей у трьох різних регіонах ("поля обстеження") в ядрі кластера Діви.
Це далеко не легке завдання. Викиди в основній лінії викидів кисню від планетарної туманності в Діві можна порівняти з потужністю 60-ватною лампочкою на відстані близько 6,6 мільйонів кілометрів, що приблизно в 17 разів перевищує середню відстань до Місяця. Більше того, зразки планетарних туманностей внутрішньоклітинних розріджених, лише кілька десятків планетарних туманностей у чверті градусного квадратного неба - приблизно розміром Місяця. Таким чином, для спектроскопічних спостережень потрібні 8-метрові телескопи та спектрографи з великим полем зору. Тому астрономам довелося покладатися на спектрограф FLAMES-GIRAFFE на VLT [4], з його відносно високою спектральною роздільною здатністю, з полем зору 25 аркмін і можливістю приймати до 130 спектрів одночасно.
Астрономи вивчали загалом 107 зірок, серед яких 71 вважали справжніми кандидатами в планетарну внутрішню кластерність. Вони спостерігали між 21 та 49 об’єктами одночасно протягом приблизно 2 годин на поле. Три оглянуті ядра Діви містять кілька яскравих галактик (Мессьє 84, 86, 87 та NGC 4388) та велику кількість менших галактик. Їх обирали представляти різні сутності кластера.
Спектроскопічні вимірювання могли підтвердити внутрішньоклітинний характер 40 досліджуваних планетарних туманностей. Вони також надали багато знань про структуру цієї частини кластера Діви.
У процесі створення
У першому полі поблизу Мессьє 87 (M87) астрономи вимірювали середню швидкість, близьку до 1250 км / с, і досить малу дисперсію навколо цієї величини. Таким чином, більшість зірок у цьому полі фізично пов'язані зі світлою галактикою M87 так само, як Земля пов'язана із Сонцем. Магда Арнаболді пояснює: «Це дослідження призвело до чудового відкриття, що Мессьє 87 має зоряний ореол у приблизній динамічній рівновазі, щонайменше, до 65 кпк, або понад 200 000 світлових років. Це більш ніж удвічі більше, ніж наша власна галактика Чумацький Шлях, і раніше не було відомо. "
Дисперсія швидкостей, що спостерігається у другому полі, що знаходиться далеко від яскравих галактик, більша, ніж у першому на чотири рази. Ця дуже велика дисперсія, що вказує на те, що зірки рухаються в дуже розрізнених напрямках з різною швидкістю, також говорять нам про те, що це поле, ймовірно, містить багато зірок внутрішньої кластерності, на рух яких ледь впливають великі галактики. Нові дані дозволяють стверджувати, що ця внутрішня кластерна популяція зірок може залишитися від руйнування малих галактик на орбіті M87.
Розподіл швидкостей у третьому полі, як виведено з спектрів FLAMES, знову відрізняється. Швидкості показують підструктури, пов'язані з великими галактиками Мессьє 86, Мессьє 84 та NGC 4388. Швидше за все, велика більшість усіх цих планетарних туманностей належать до дуже розширеного ореолу навколо Мессьє 84.
Ортвін Герхард (Університет Базеля, Швейцарія), член команди, в захваті: "Взяті разом ці вимірювання швидкості підтверджують думку про те, що скупчення Діви - це сильно неоднорідний і нерозподілений скупчення галактик, що складається з декількох підрозділів. Таким чином, за допомогою спектрографа FLAMES ми змогли спостерігати за рухами у скупченні Діви в момент, коли його підрозділи все ще збираються. І це, безумовно, вид, який варто подивитися! "
Більше інформації
Результати, представлені в цьому прес-релізі ESO, ґрунтуються на дослідницькому документі («Лінійні розподіли швидкості руху зору внутрішньоклітинних планетарних туманностей у ядрі кластера Діви» М. Арнаболді та ін.), Що нещодавно з’явився у науковому журналі Астрофізичний журнал Letters Vol. 614, стор. 33.
Примітки
[1]: Прес-реліз університету Базеля з цієї теми доступний за посиланням http://www.zuv.unibas.ch/uni_media/2004/20041022virgo.html.
[2]: Членами команди є Магда Арнаболді (INAF, Osservatorio di Pino Torinese, Італія), Ортвін Герхард (Астрономіський інститут, Університет Базель, Швейцарія), Альфонсо Агеррі (Інститут Астрофісіки де Канаріас, Іспанія), Кеннет К. Фріман (обсерваторія Маунт Стромло, АСТ, Австралія), Ніколя Наполітано (Каптейнський астрономічний інститут, Нідерланди), Саданорі Окамура (кафедра астрономії, Університет Токіо, Японія) та Наокі Ясуда (Інститут досліджень космічних променів, Університет Токіо, Японія).
[3]: Планетні туманності - це зірки, схожі на Сонце, у завершальній фазі вмирання, під час якої вони викидають свої зовнішні шари в навколишній простір. У той же час вони розкривають своє маленьке і гаряче зоряне ядро, яке постає як "біла карликова зірка". Витягнута оболонка висвітлюється і нагрівається зоряним сердечником і сильно випромінює характерні лінії випромінювання декількох елементів, зокрема кисню (на довжинах хвиль 495,9 і 500,7 нм). Їх назва походить від того, що деякі з цих сусідніх об'єктів, наприклад "туманність гантелей" (див. ESO PR Photo 38a / 98) нагадують диски планет-гігантів у Сонячній системі, коли їх переглядають невеликими телескопами.
[4]: FLAMES, багатоелементний спектрограф Fibre Large Array, встановлений на 8,2-метровому телескопі VLT KUEYEN. Він здатний одночасно спостерігати за спектрами великої кількості окремих слабких об'єктів (або малих областей неба) і охоплює небесне поле діаметром не менше 25 аркмін, тобто майже таке ж велике, як повний Місяць. Це результат співпраці між ESO, Обсерваторією Пари-Медон, Обсерваторією де-Ше-Лозанні та Англо-австралійською обсерваторією (AAO).
Оригінальне джерело: Новини ESO
