Sebuah tim astronom internasional [2] telah berhasil mengukur dengan presisi tinggi kecepatan dari sejumlah besar nebula planet [3] di ruang intergalaksi dalam Cluster Virgo galaksi. Untuk ini mereka menggunakan spektograf FLAMES yang sangat efisien [4] pada ESO Very Large Telescope di Paranal Observatory (Chile).
Bintang-bintang nebula planet ini yang mengambang bebas di ruang yang tampaknya kosong antara galaksi-kluster besar dapat digunakan sebagai "probe" gaya gravitasi yang bekerja di dalam kluster-kluster ini. Mereka melacak massa, terlihat maupun tak terlihat, di dalam wilayah-wilayah ini. Ini, pada gilirannya, memungkinkan para astronom untuk mempelajari sejarah pembentukan struktur-struktur besar yang terikat di alam semesta ini.
Pengukuran kecepatan yang akurat dari 40 bintang ini mengkonfirmasi pandangan bahwa Virgo adalah gugusan galaksi yang sangat tidak seragam, terdiri dari beberapa subunit yang belum sempat mencapai keseimbangan. Data baru ini jelas menunjukkan bahwa Cluster Virgo galaksi masih dalam pembuatan.
Mereka juga membuktikan untuk pertama kalinya bahwa salah satu galaksi terang di wilayah yang diteliti, Messier 87, memiliki lingkaran cahaya bintang yang sangat panjang, menjangkau setidaknya 65 kpc. Ini lebih dari dua kali ukuran galaksi kita sendiri, Bima Sakti.
Sekelompok muda
Pada jarak sekitar 50 juta tahun cahaya, Virgo Cluster adalah cluster galaksi terdekat. Itu terletak di rasi bintang zodiak Virgo (Perawan) dan berisi ratusan galaksi, mulai dari galaksi raksasa dan elips raksasa dan spiral seperti Bima Sakti kita sendiri, hingga galaksi kerdil, ratusan kali lebih kecil dari saudara-saudara mereka yang besar. Astronom Perancis Charles Messier memasukkan 16 anggota kluster Virgo dalam katalog nebulanya yang terkenal. Gambar inti kluster yang diperoleh dengan kamera Wide Field Imager di ESO La Silla Observatory diterbitkan tahun lalu sebagai PR Foto 04a / 03.
Gugus galaksi diyakini telah terbentuk selama periode waktu yang lama oleh perakitan entitas yang lebih kecil, melalui tarikan gravitasi yang kuat dari materi gelap dan bercahaya. Klaster Virgo dianggap sebagai kluster yang relatif muda karena penelitian sebelumnya telah mengungkapkan “sub-kluster galaksi” kecil di sekitar galaksi utama Messier 87, Messier 86 dan Messier 49. Sub-kluster ini belum bergabung untuk membentuk suatu yang lebih padat dan lebih kecil. klaster galaksi lebih halus.
Pengamatan baru-baru ini menunjukkan bahwa apa yang disebut sebagai ruang "intracluster", wilayah antara galaksi-galaksi dalam sebuah cluster, diserap oleh "populasi bintang intracluster" yang jarang, yang dapat digunakan untuk mempelajari secara terperinci struktur cluster.
Pengembara kosmik
Penemuan pertama bintang-bintang intracluster di gugus Virgo dibuat secara kebetulan oleh astronom Italia, Magda Arnaboldi (Observatorium Torino, Italia) dan rekan-rekannya, pada tahun 1996. Untuk mempelajari lingkaran cahaya galaksi yang diperluas di gugusan Virgo, dengan ESO New Teknologi Teleskop di La Silla, mereka mencari benda yang dikenal sebagai "planetary nebula" [3].
Nebula planet (PNe) dapat dideteksi dari jarak jauh dari garis emisi yang kuat. Garis emisi sempit ini juga memungkinkan pengukuran kecepatan radial yang tepat. Nebula planet dengan demikian dapat berfungsi untuk menyelidiki gerakan bintang di daerah halo galaksi jauh.
Dalam studi mereka, para astronom menemukan beberapa nebula planet yang tampaknya tidak berhubungan dengan galaksi apa pun, tetapi bergerak di bidang gravitasi seluruh gugusan. "Pengembara" ini termasuk dalam populasi bintang intracluster yang baru ditemukan.
Sejak pengamatan pertama ini, beberapa ratus pengembara ini telah ditemukan. Mereka harus mewakili puncak gunung es dari populasi besar bintang yang berkerumun di antara galaksi-galaksi di gugus yang sangat besar ini. Memang, karena nebula planet adalah tahap akhir dari bintang bermassa rendah yang umum - seperti Matahari kita - mereka mewakili populasi bintang pada umumnya. Dan karena nebula planet agak berumur pendek (beberapa puluh ribu tahun - kilau pada rentang waktu astronomi), para astronom dapat memperkirakan bahwa satu bintang di sekitar 8.000 juta bintang berjenis matahari terlihat sebagai nebula planet pada saat tertentu. Dengan demikian harus ada jumlah bintang yang sebanding di antara galaksi seperti di galaksi itu sendiri. Tetapi karena mereka terdilusi dalam volume yang sangat besar, mereka hampir tidak dapat dideteksi.
Karena bintang-bintang ini sebagian besar sudah tua, penjelasan yang paling mungkin untuk kehadiran mereka di ruang intracluster adalah bahwa mereka terbentuk di dalam galaksi individu, yang kemudian dilucuti dari banyak bintang mereka selama pertemuan dekat dengan galaksi lain selama tahap awal pembentukan cluster. Bintang-bintang yang "hilang" ini kemudian tersebar ke ruang intracluster di mana kita sekarang menemukan mereka.
Dengan demikian, nebula planetary dapat memberikan pegangan yang unik pada jumlah, jenis bintang, dan gerakan di daerah yang mungkin menampung sejumlah besar massa. Gerakan mereka mengandung catatan fosil tentang sejarah interaksi galaksi dan pembentukan gugusan galaksi.
Mengukur kecepatan bintang sekarat
Tim astronom internasional [2] melangkah lebih jauh untuk membuat studi rinci tentang gerakan nebula planet di klaster Virgo untuk menentukan struktur dinamikanya dan membandingkannya dengan simulasi numerik. Untuk tujuan ini, mereka melakukan program penelitian yang menantang, yang bertujuan untuk mengkonfirmasi calon nebula planetary intracluster yang mereka temukan sebelumnya dan mengukur kecepatan radial mereka di tiga wilayah yang berbeda ("bidang survei") di inti klaster Virgo.
Ini jauh dari tugas yang mudah. Emisi di jalur emisi Oksigen utama dari nebula planet di Virgo sebanding dengan bohlam lampu 60 Watt pada jarak sekitar 6,6 juta kilometer, sekitar 17 kali jarak rata-rata ke Bulan. Selanjutnya sampel nebula planetary intracluster jarang, dengan hanya beberapa puluh nebula planet di seperempat bidang langit persegi derajat - sekitar ukuran Bulan. Pengamatan spektroskopi membutuhkan teleskop kelas 8 meter dan spektrograf dengan bidang pandang yang luas. Oleh karena itu para astronom harus mengandalkan spektograf FLAMES-GIRAFFE pada VLT [4], dengan resolusi spektral yang relatif tinggi, bidang pandang 25 arcmin dan kemungkinan untuk mengambil hingga 130 spektrum pada suatu waktu.
Para astronom mempelajari total 107 bintang, di antaranya 71 diyakini sebagai kandidat planet asli intracluster. Mereka mengamati antara 21 dan 49 objek secara bersamaan selama sekitar 2 jam per bidang. Tiga bagian inti Virgo yang disurvei mengandung beberapa galaksi terang (Messier 84, 86, 87, dan NGC 4388) dan sejumlah besar galaksi yang lebih kecil. Mereka dipilih untuk mewakili entitas cluster yang berbeda.
Pengukuran spektroskopi dapat mengkonfirmasi sifat intracluster dari 40 nebula planet yang diteliti. Mereka juga menyediakan banyak pengetahuan tentang struktur bagian Virgo ini.
Dalam pembuatan
Di bidang pertama dekat Messier 87 (M87), para astronom mengukur kecepatan rata-rata mendekati 1250 km / s dan dispersi yang agak kecil di sekitar nilai ini. Sebagian besar bintang di bidang ini secara fisik terikat ke galaksi terang M87, dengan cara yang sama seperti Bumi terikat pada Matahari. Magda Arnaboldi menjelaskan: “Studi ini telah mengarah pada penemuan luar biasa bahwa Messier 87 memiliki halo bintang dalam perkiraan keseimbangan dinamis hingga setidaknya 65 kpc, atau lebih dari 200.000 tahun cahaya. Ini lebih dari dua kali ukuran galaksi kita sendiri, Bima Sakti, dan tidak diketahui sebelumnya. ”
Dispersi kecepatan yang diamati di bidang kedua, yang jauh dari galaksi terang, lebih besar daripada yang pertama dengan faktor empat. Dispersi yang sangat besar ini, mengindikasikan bintang-bintang bergerak ke arah yang sangat berbeda pada kecepatan yang berbeda, juga memberi tahu kita bahwa bidang ini kemungkinan besar mengandung banyak bintang intracluster yang gerakannya hampir tidak dipengaruhi oleh galaksi besar. Data baru menunjukkan kemungkinan menggiurkan bahwa populasi bintang intracluster ini bisa menjadi sisa dari gangguan galaksi kecil saat mereka mengorbit M87.
Distribusi kecepatan di bidang ketiga, seperti yang disimpulkan dari spektrum FLAMES, sekali lagi berbeda. Kecepatan menunjukkan substruktur yang berhubungan dengan galaksi besar Messier 86, Messier 84 dan NGC 4388. Kemungkinan besar, sebagian besar dari semua nebula planet ini termasuk dalam lingkaran cahaya yang sangat panjang di sekitar Messier 84.
Ortwin Gerhard (University of Basel, Swiss), anggota tim, sangat senang: “Menyatukan pengukuran kecepatan ini mengkonfirmasi pandangan bahwa Virgo Cluster adalah cluster galaksi yang sangat tidak seragam dan tidak beraksi, yang terdiri dari beberapa subunit. Dengan spektograf FLAMES, kami telah dapat menyaksikan gerakan di Cluster Virgo, pada saat subunitnya masih bersatu. Dan itu tentu saja pemandangan yang pantas dilihat! ”
Informasi lebih lanjut
Hasil yang disajikan dalam Siaran Pers ESO ini didasarkan pada makalah penelitian ("The Line-of-Sight Velocity Distribution Nebulae Planetary Intracluster di Virgo Cluster Core" oleh M. Arnaboldi et al.) Yang baru saja muncul di jurnal penelitian Astrophysical Journal Letters Vol. 614, hlm. 33.
Catatan
[1]: Siaran Pers University of Basel tentang topik ini tersedia di http://www.zuv.unibas.ch/uni_media/2004/20041022virgo.html.
[2]: Anggota tim adalah Magda Arnaboldi (INAF, Osservatorio di Pino Torinese, Italia), Ortwin Gerhard (Institut Astronomisches, Universit? T Basel, Swiss), Alfonso Aguerri (Instituto de Astrofisica de Canarias, Spanyol), Kenneth C. Freeman (Observatorium Gunung Stromlo, ACT, Australia), Nicola Napolitano (Institut Astronomi Kapteyn, Belanda), Sadanori Okamura (Departemen Astronomi, Universitas Tokyo, Jepang), dan Naoki Yasuda (Institut Riset Kosmik Sinar, Universitas dari Tokyo, Jepang).
[3]: Planetary nebula adalah bintang seperti Matahari dalam fase akhir terakhir mereka selama mereka mengeluarkan lapisan luarnya ke ruang di sekitarnya. Pada saat yang sama, mereka mengungkap inti bintang kecil dan panas mereka yang muncul sebagai "bintang katai putih". Amplop yang dikeluarkan diterangi dan dipanaskan oleh inti bintang dan memancarkan kuat dalam garis emisi karakteristik beberapa elemen, terutama oksigen (pada panjang gelombang 495,9 dan 500,7 nm). Namanya berasal dari fakta bahwa beberapa benda di dekatnya, seperti "Nebula Dumbbell" (lihat ESO PR Foto 38a / 98) menyerupai cakram planet-planet raksasa di tata surya jika dilihat dengan teleskop kecil.
[4]: FLAMES, Fiber Large Array Multi-Element Spectrograph, dipasang di Teleskop Unit VLT KUEYEN 8,2-m. Ia mampu mengamati spektrum sejumlah besar individu, benda-benda yang pingsan (atau area langit kecil) secara bersamaan dan mencakup bidang langit dengan diameter tidak kurang dari 25 arcmin, mis., Hampir sama besar dengan bulan purnama. Ini adalah hasil kolaborasi antara ESO, Observatoire de Paris-Meudon, Observatoire de Gen-ve-Lausanne, dan Anglo Australian Observatory (AAO).
Sumber Asli: Siaran Berita ESO
