Kredit gambar: ESO
Sekumpulan ahli astronomi Eropah dan Chili telah menemui beberapa kelompok galaksi besar pada jarak 8 bilion tahun cahaya yang seharusnya memberikan gambaran mengenai struktur dan evolusi Alam Semesta. Kelompok galaksi ditemui dengan menggabungkan gambar dari teleskop angkasa XMM-Newton ESA dan Teleskop ESO Sangat Besar. Kluster galaksi tidak tersebar secara merata, tetapi kelihatan merangkul Alam Semesta seperti jaring, dan setakat ini nampaknya bentuk kelompok ini tidak berubah sejak Alam Semesta sangat muda ..
Dengan menggunakan satelit ESA XMM-Newton, sepasukan ahli astronomi Eropah dan Chile [2] telah memperoleh gambaran sinar-X "medan lebar" terdalam di dunia hingga kini. Pandangan menembus ini, apabila dilengkapi dengan pengamatan oleh beberapa teleskop optik berasaskan darat terbesar dan paling efisien, termasuk Teleskop Sangat Besar ESO (VLT), telah menghasilkan penemuan beberapa kelompok galaksi besar.
Hasil awal dari program penyelidikan yang bercita-cita tinggi ini sangat menjanjikan dan membuka jalan bagi bancian kelompok galaksi yang sangat komprehensif dan menyeluruh di berbagai zaman. Mengandalkan teknologi astronomi yang paling utama dan dengan kecekapan pengamatan yang tiada tandingannya, projek ini ditetapkan untuk memberikan pandangan baru mengenai struktur dan evolusi Alam Semesta yang jauh.
Web sejagat
Tidak seperti butiran pasir di pantai, jirim tidak tersebar secara seragam ke seluruh Alam Semesta. Sebaliknya, ia tertumpu ke galaksi yang mereka sendiri bergabung menjadi kelompok (dan bahkan kelompok kelompok). Kluster ini "digantung" di seluruh Alam Semesta dalam struktur seperti web, lih. ESO PR 11/01.
Galaxy kita, Bima Sakti, misalnya, termasuk dalam Kumpulan Tempatan yang juga terdiri dari "Messier 31", Galaxy Andromeda. Kumpulan Tempatan mengandungi sekitar 30 galaksi dan mengukur beberapa juta tahun cahaya. Kluster lain jauh lebih besar. Kluster Coma mengandungi beribu-ribu galaksi dan mengukur lebih dari 20 juta tahun cahaya. Contoh lain yang terkenal ialah kelompok Virgo, yang meliputi tidak kurang dari 10 darjah di langit!
Kumpulan galaksi adalah struktur terikat yang paling besar di Alam Semesta. Mereka berjumlah seribu juta juta kali jisim Matahari kita. Taburan ruang tiga dimensi dan ketumpatan nombor mereka berubah dengan masa kosmik dan memberikan maklumat mengenai parameter kosmologi utama dengan cara yang unik.
Kira-kira seperlima dari jisim kelompok yang tidak dapat dilihat secara optimum adalah dalam bentuk gas panas yang tersebar di antara galaksi. Gas ini mempunyai suhu urutan beberapa puluh juta darjah dan ketumpatan urutan satu atom per liter. Pada suhu tinggi, ia menghasilkan pelepasan sinar-X yang kuat.
Memerhatikan gas intergalaksi ini dan bukan hanya galaksi individu seperti melihat bangunan-bangunan kota pada waktu siang, bukan hanya tingkap yang menyala pada waktu malam. Inilah sebabnya mengapa kumpulan galaksi paling baik dijumpai menggunakan satelit sinar-X.
Dengan menggunakan satelit sinar-X sebelumnya, para astronom telah melakukan kajian terhad mengenai struktur berskala besar di Alam Semesta yang berdekatan. Namun, sejauh ini mereka tidak memiliki instrumen untuk memperluas pencarian ke banyak jagat raya yang jauh.
Pemerhatian lapangan lebar XMM-Newton
Marguerite Pierre (CEA Saclay, Perancis), dengan pasukan ahli astronomi Eropah / Chile yang dikenali sebagai konsortium XMM-LSS [2], menggunakan bidang pandang yang luas dan kepekaan tinggi dari pemerhatian sinar-X ESA XMM-Newton untuk cari kumpulan galaksi terpencil dan memetakan penyebarannya di angkasa. Mereka dapat melihat sekitar 7,000 juta tahun ke era kosmologi ketika Alam Semesta kira-kira separuh dari ukuran dan usia sekarang, ketika kelompok galaksi lebih padat.
Menjejaki kluster adalah proses multi-langkah yang sukar, memerlukan teleskop ruang dan darat. Memang, dari gambar sinar-X dengan XMM, adalah mungkin untuk memilih beberapa berpuluh objek calon kelompok, yang dikenal pasti sebagai kawasan sinaran X yang dipertingkatkan (rujuk Foto PR 19b / 03).
Tetapi mempunyai calon tidak mencukupi! Mereka mesti disahkan dan dikaji lebih lanjut dengan teleskop darat. Bersama dengan XMM-Newton, Pierre menggunakan alat pencetak bidang sangat luas yang dilekatkan pada Teleskop Kanada-Perancis-Hawaii 4-m, di Mauna Kea, Hawaii, untuk mengambil gambar optik dari kawasan ruang yang sama. Program komputer yang dibuat khusus kemudian menggabungkan data XMM-Newton mencari kepekatan sinar-X yang menunjukkan struktur yang besar dan panjang. Ini adalah kelompok dan hanya mewakili sekitar 10% sumber sinar-X yang dikesan. Yang lain kebanyakannya adalah galaksi aktif yang jauh.
Kembali ke Tanah
Apabila program menemui kluster, ia memperbesar kawasan itu dan menukar data XMM-Newton menjadi peta kontur intensiti sinar-X, yang kemudian ditumpangkan pada gambar optik CFHT (Foto PR 19c / 03). Ahli astronomi menggunakan ini untuk memeriksa apakah ada yang dapat dilihat di kawasan pelepasan sinar-X yang berlanjutan.
Sekiranya sesuatu dilihat, karya itu beralih ke salah satu teleskop optik / inframerah utama dunia, Teleskop Sangat Besar (VLT) Balai Cerap Eropah Selatan di Paranal (Chile). Dengan menggunakan instrumen multi-mod FORS, para astronom memperbesar galaksi individu di lapangan, dengan mengambil ukuran spektrum yang menunjukkan ciri-ciri keseluruhan mereka, khususnya pergeseran merah dan jarak.
Galaksi kluster mempunyai jarak yang serupa dan pengukuran ini akhirnya memberikan, dengan rata-rata, jarak kluster serta penyebaran halaju di kluster. Instrumen FORS adalah antara yang paling cekap dan serba boleh untuk jenis pekerjaan ini, dengan mengambil spektrum rata-rata 30 galaksi pada satu masa.
Pemerhatian spektroskopi pertama yang didedikasikan untuk pengenalpastian dan pengukuran pergeseran merah dari gugus galaksi XMM-LSS berlangsung selama tiga malam pada musim gugur 2002.
Pada bulan Mac 2003, hanya terdapat 5 kelompok yang diketahui dalam literatur pada pergeseran merah yang besar dengan pergeseran merah yang diukur secara spektroskopi yang cukup untuk membolehkan anggaran penyebaran halaju. Tetapi VLT membenarkan mendapatkan penyebaran dalam kelompok yang jauh dalam 2 jam sahaja, meningkatkan harapan besar untuk pekerjaan masa depan.
700 spektra ...
Marguerite Pierre sangat puas: Cuaca dan keadaan kerja di VLT adalah optimum. Hanya dalam tiga malam, 12 bidang gugus diperhatikan, menghasilkan tidak kurang dari 700 spektrum galaksi. Keseluruhan strategi terbukti sangat berjaya. Kecekapan pemerhatian yang tinggi dari VLT dan FORS menyokong rancangan kami untuk melakukan kajian susulan sejumlah besar kelompok yang jauh dengan masa pemerhatian yang agak sedikit. Ini menunjukkan peningkatan kecekapan yang paling besar dibandingkan dengan carian sebelumnya.
Program penyelidikan sekarang telah dimulakan dengan baik, dengan jelas menunjukkan kemungkinan pendekatan multi-teleskop baru ini dan kecekapannya yang sangat tinggi. Dan Marguerite Pierre dan rakan-rakannya sudah melihat hasil pertama yang menggiurkan: nampaknya mengesahkan bahawa jumlah kelompok 7,000 juta tahun yang lalu sedikit berbeza dengan jumlah sekarang. Tingkah laku tertentu ini diramalkan oleh model-model Alam Semesta yang berkembang selamanya, memacu kelompok galaksi semakin jauh.
Sama pentingnya, pendekatan multi-teleskop panjang gelombang ini yang dikembangkan oleh konsortium XMM-LSS untuk mencari kelompok galaksi juga merupakan langkah seterusnya yang menentukan dalam sinergi subur antara ruang angkasa dan observatorium darat dan oleh itu merupakan blok asas bangunan Balai Cerap Maya akan datang.
Maklumat lanjut
Karya ini berdasarkan dua makalah yang akan diterbitkan dalam jurnal astronomi profesional, Astronomi dan Astrofizik (Tinjauan XMM-LSS: I. Motivasi saintifik, reka bentuk dan hasil pertama oleh Marguerite Pierre et al., Astro-ph / 0305191 dan The XMM -LSS survey: II. Kelompok galaksi pergeseran merah tinggi pertama: sistem santai dan runtuh oleh Ivan Valtchanov et al., Astro-ph / 0305192).
Dr. M. Pierre akan memberikan ceramah jemputan mengenai perkara ini di Simposium IAU 216 - Peta Kosmos - Khamis ini 17 Julai 2003 semasa Perhimpunan Agung IAU 2003 di Sydney, Australia.
Catatan
[1]: Ini adalah keluaran ESO / ESA yang diselaraskan.
[2]: Konsorsium XMM-LSS diketuai oleh Service d'Astrophysique du CEA (Perancis) dan terdiri dari institusi dari UK, Ireland, Denmark, Belanda, Belgia, Perancis, Itali, Jerman, Sepanyol dan Chile. Laman utama projek XMM-LSS boleh didapati di http://vela.astro.ulg.ac.be/themes/spatial/xmm/LSS/index_e.html
[3]: Dalam astronomi, "pergeseran merah" menunjukkan pecahan di mana garis-garis dalam spektrum objek dipindahkan ke arah panjang gelombang yang lebih panjang. Oleh kerana pergeseran merah objek kosmologi meningkat dengan jarak, pergeseran merah galaksi terpencil juga memberikan anggaran jaraknya.
Sumber Asal: Siaran Berita ESO
