Зображення кластера галактики XMM-Ньютона. Кредит зображення: ESA Натисніть, щоб збільшити
Рентгенівська обсерваторія ESA, XMM-Newton, вперше дозволила вченим детально вивчити історію формування кластерів галактики не лише з одними довільно відібраними об'єктами, але і з повною репрезентативною вибіркою кластерів.
Знання того, як формуються ці масивні об'єкти, є ключем до розуміння минулого та майбутнього Всесвіту.
В даний час вчені ґрунтують свою обґрунтовану картину космічної еволюції на моделі формування структури, де спочатку формуються невеликі структури, а потім складають більші астрономічні об'єкти.
Скупчення галактик - це найбільший і нещодавно сформований об’єкт у відомому Всесвіті, і вони мають багато властивостей, які роблять їх великими астрофізичними «лабораторіями». Наприклад, вони є важливими свідками процесу формування структури та важливими «зондами»? перевірити космологічні моделі.
Для успішного випробування таких космологічних моделей ми повинні мати гарне спостережливе розуміння динамічної структури окремих кластерів галактики з репрезентативних зразків кластерів.
Наприклад, нам потрібно знати, скільки кластерів добре розвиваються. Нам також потрібно знати, які кластери пережили недавнє істотне гравітаційне збільшення маси, а які кластери перебувають у стадії зіткнення та злиття. Крім того, точне вимірювання маси кластера, проведене з тими ж даними XMM-Newton, також є необхідною умовою кількісних космологічних досліджень.
Найбільш легко помітна частина кластерів галактики, тобто зірки у всіх галактиках, складають лише невелику частку від загальної кількості того, що складає кластер. Більшість спостережуваної речовини кластеру складається з гарячого газу (10-100 мільйонів градусів), захопленого силою гравітаційного потенціалу кластера. Цей газ є абсолютно невидимим для людських очей, але через його температуру він видно його рентгенівським випромінюванням.
Сюди входить XMM-Newton. Завдяки своїй безпрецедентній потужності для збору фотонів та можливості просторово вирішеної спектроскопії, XMM-Newton дозволила вченим виконати ці дослідження настільки ефективно, що не лише окремі об'єкти, а й цілі репрезентативні зразки можуть регулярно вивчатися. .
XMM-Ньютон виробляє комбінацію рентгенівських знімків (у різних діапазонах енергії рентгенівських променів, які можна вважати різними кольорами рентгенівських променів?) Та робить спектроскопічні вимірювання різних областей кластера.
У той час як яскравість зображення дає інформацію про щільність газу в кластері, кольори та спектри забезпечують вказівку внутрішньої температури газу кластера. Від температури та щільності розподілу, фізично дуже важливі параметри тиску та «ентропія» можна також вивести. Ентропія - це показник історії нагріву та охолодження фізичної системи.
Додані три зображення ілюструють використання розподілу ентропії в «рентгенівському світлі» газ як спосіб ідентифікації різних фізичних процесів. Ентропія має унікальну властивість зменшуватися при радіаційному охолодженні, збільшуючись за рахунок нагрівальних процесів, але залишаючись постійною при стисненні або розширенні при збереженні енергії.
Останнє забезпечує наявність «викопних рекордів» будь-якого нагрівання чи охолодження зберігається, навіть якщо газ згодом змінює свій тиск адіабатично (за умови енергозбереження).
Ці приклади взяті із зразка REFLEX-DXL, статистично повного зразка деяких найбільш рентгенівських світних кластерів, знайдених у Всесвітньому обстеженні ROSAT. ROSAT був рентгенівською обсерваторією, розробленою у 90-х роках у співпраці Німеччини, США та Великобританії.
Зображення надають вигляд розподілу ентропії, закодованого кольором, де значення збільшуються від синього, зеленого, жовтого до червоного та білого.
Оригінальне джерело: Портал ESA
