Kelompok galaksi fosil seperti yang diperhatikan oleh XMM-Newton. Klik untuk membesarkan
Galaksi mula kecil, tetapi berkembang dari masa ke masa ketika bergabung dengan galaksi lain. Yang tinggal hanyalah satu galaksi besar yang disebut kumpulan fosil, yang terletak di dalam lingkaran cahaya yang lebih besar. Ahli astronomi bingung bagaimana kumpulan fosil ini dapat terbentuk dengan cepat - ada yang tidak seharusnya dapat melakukannya sepanjang hayat Alam Semesta. Pemerhatian baru dari Chandra dan pemerhatian XMM-Newton ESA telah memberikan petunjuk baru mengenai bagaimana kelompok ini runtuh dan terbentuk.
Dengan memanfaatkan kepekaan tinggi ESMM XMM-Newton dan penglihatan tajam dari observatorium ruang angkasa Chandra X-Ray NASA, para astronom telah mengkaji tingkah laku kelompok galaksi fosil besar-besaran, berusaha untuk mengetahui bagaimana mereka mendapat masa untuk terbentuk.
Banyak galaksi berada dalam kumpulan galaksi, di mana mereka mengalami perjumpaan dekat dengan jiran mereka dan berinteraksi secara graviti dengan bahan gelap - jisim yang meresap seluruh ruang intergalaksi tetapi tidak dapat dilihat secara langsung kerana tidak memancarkan sinaran.
Interaksi ini menyebabkan galaksi besar berputar perlahan ke arah pusat kumpulan, di mana mereka dapat bergabung membentuk satu galaksi pusat gergasi tunggal, yang secara progresif menelan semua jirannya.
Sekiranya proses ini selesai, dan tidak ada galaksi baru yang masuk ke dalam kumpulan, maka hasilnya adalah objek yang dijuluki sebagai 'kumpulan fosil', di mana hampir semua bintang dikumpulkan menjadi galaksi raksasa tunggal, yang berada di tengah-tengah halo bahan gelap bersaiz kumpulan. Kehadiran halo ini dapat disimpulkan dari adanya gas panas yang luas, yang mengisi perigi berpotensi graviti banyak kumpulan dan memancarkan sinar-X.
Sekumpulan ahli astronomi antarabangsa mengkaji secara terperinci ciri-ciri fizikal kumpulan fosil paling besar dan panas yang terkenal, dengan tujuan utama untuk menyelesaikan teka-teki dan memahami pembentukan fosil besar-besaran. Sebenarnya, menurut model teoritis sederhana, mereka tidak mungkin terbentuk pada masa yang tersedia untuk mereka!
Kumpulan fosil yang disiasat, disebut 'RX J1416.4 + 2315', dikuasai oleh galaksi elips tunggal yang terletak satu setengah ribu juta tahun cahaya dari kita, dan ia adalah 500 ribu juta kali lebih terang daripada Matahari.
Pemerhatian sinar-X XMM-Newton dan Chandra, digabungkan dengan analisis optik dan inframerah, menunjukkan bahawa kumpulan duduk di dalam lingkaran gas panas yang memanjang lebih dari tiga juta tahun cahaya dan dipanaskan pada suhu 50 juta darjah, terutamanya disebabkan oleh pemanasan kejutan sebagai akibat keruntuhan graviti.
Suhu yang tinggi, kira-kira dua kali dari nilai yang dianggarkan sebelumnya, biasanya merupakan ciri kelompok galaksi. Satu lagi ciri menarik dari keseluruhan sistem kluster adalah jisimnya yang besar, mencapai lebih dari 300 trilion jisim suria. Hanya sekitar dua peratus daripadanya dalam bentuk bintang di galaksi, dan 15 persen dalam bentuk gas panas yang memancarkan sinar-X. Penyumbang utama jisim sistem adalah bahan gelap yang tidak kelihatan, yang secara graviti mengikat komponen lain.
Menurut perhitungan, sekumpulan fosil sebesar RX J1416.4 + 2315 tidak akan mempunyai masa untuk terbentuk sepanjang zaman semesta ini. Proses utama dalam pembentukan kumpulan fosil seperti itu adalah proses yang dikenali sebagai 'geseran dinamik', di mana galaksi besar kehilangan tenaga orbitnya terhadap bahan gelap di sekitarnya. Proses ini kurang berkesan apabila galaksi bergerak lebih cepat, yang mereka lakukan dalam 'kelompok' galaksi yang besar.
Ini, pada prinsipnya, menetapkan had atas ukuran dan jisim kumpulan fosil. Walau bagaimanapun, had yang tepat masih belum diketahui kerana geometri dan taburan jisim kumpulan mungkin berbeza dari yang diandaikan dalam model teori sederhana.
"Model sederhana untuk menggambarkan geseran dinamik menganggap bahawa galaksi penggabungan bergerak di sepanjang orbit bulat di sekitar pusat massa kelompok", kata Habib Khosroshahi dari University of Birmingham (UK), pengarang pertama hasil. "Sebaliknya, jika kita menganggap galaksi jatuh ke pusat kluster yang sedang berkembang dengan cara yang tidak simetri, seperti sepanjang filamen, geseran dinamis dan proses pembentukan kluster dapat terjadi dalam skala waktu yang lebih pendek," lanjutnya. Hipotesis seperti itu disokong oleh pelepasan sinar-X yang memanjang yang kita amati dalam RX J1416.4 + 2315, untuk mempertahankan idea keruntuhan di sepanjang filamen yang dominan. "
Kecerahan optik galaksi dominan pusat dalam fosil ini mirip dengan galaksi terang di kelompok besar (disebut ‘BCGs’). Menurut ahli astronomi, ini menyiratkan bahawa galaksi seperti itu mungkin berasal dari kumpulan fosil di mana kelompok tersebut kemudian terbentuk. Ini menawarkan mekanisme alternatif untuk pembentukan BCG berbanding dengan senario yang ada di mana BCG terbentuk dalam kelompok semasa atau selepas keruntuhan kluster.
"Kajian kumpulan fosil besar seperti RX J1416.4 + 2315 penting untuk menguji pemahaman kita tentang pembentukan struktur di alam semesta," tambah Khosroshahi. "Simulasi kosmologi sedang dijalankan yang berusaha untuk menghasilkan semula sifat yang kita amati, untuk memahami bagaimana sistem ekstrem ini berkembang," dia menyimpulkan.
Sumber Asal: Siaran Berita ESA
