Kredit gambar: ESO
Sebuah tim astronom Eropa dan Chili telah menemukan beberapa kelompok besar galaksi pada jarak 8 miliar tahun cahaya yang seharusnya memberi wawasan tentang struktur dan evolusi Semesta. Cluster galaksi ditemukan dengan menggabungkan gambar dari teleskop ruang angkasa XMM-Newton ESA dan Teleskop Sangat Besar ESO. Kluster galaksi tidak menyebar secara merata, tetapi tampak digantung di Semesta seperti web, dan sejauh ini sepertinya bentuk kluster ini belum berubah sejak Semesta masih sangat muda ..
Menggunakan satelit ESA XMM-Newton, tim astronom Eropa dan Chili [2] telah memperoleh gambar sinar-X "bidang-lebar" terdalam di dunia dari kosmos hingga saat ini. Pandangan tajam ini, ketika dilengkapi dengan pengamatan oleh beberapa teleskop optik darat terbesar dan paling efisien, termasuk ESO Very Large Telescope (VLT), telah menghasilkan penemuan beberapa kelompok besar galaksi.
Hasil awal dari program penelitian ambisius ini sangat menjanjikan dan membuka jalan bagi sensus yang sangat komprehensif dan menyeluruh dari gugusan galaksi di berbagai zaman. Mengandalkan teknologi astronomi terkemuka dan dengan efisiensi pengamatan yang tak tertandingi, proyek ini diatur untuk memberikan wawasan baru ke dalam struktur dan evolusi Alam Semesta yang jauh.
Web universal
Tidak seperti butiran pasir di pantai, materi tidak tersebar merata di seluruh Semesta. Alih-alih, ia terkonsentrasi ke dalam galaksi-galaksi yang dengan sendirinya berkelompok menjadi kelompok-kelompok (dan bahkan kelompok-kelompok kelompok). Cluster ini "dirangkai" di seluruh Semesta dalam struktur seperti web, lih. ESO PR 11/01.
Galaksi kita, Bimasakti, misalnya, milik Kelompok Lokal yang disebut yang juga terdiri dari "Messier 31", Galaksi Andromeda. Grup Lokal berisi sekitar 30 galaksi dan berukuran beberapa juta tahun cahaya. Cluster lain jauh lebih besar. Cluster Koma berisi ribuan galaksi dan berukuran lebih dari 20 juta tahun cahaya. Contoh terkenal lainnya adalah kluster Virgo, yang luasnya tidak kurang dari 10 derajat!
Gugus galaksi adalah struktur terikat paling masif di Semesta. Mereka memiliki massa ordo seribu juta juta kali massa Matahari kita. Distribusi ruang tiga dimensi dan kepadatan angka berubah dengan waktu kosmik dan memberikan informasi tentang parameter kosmologis utama dengan cara yang unik.
Sekitar seperlima dari massa gugus yang tidak terlihat secara optik adalah dalam bentuk gas panas yang menyebar di antara galaksi. Gas ini memiliki suhu urutan beberapa puluh juta derajat dan kepadatan urutan satu atom per liter. Pada suhu tinggi seperti itu, ia menghasilkan emisi sinar-X yang kuat.
Mengamati gas intergalaksi ini dan bukan hanya galaksi-galaksi individu itu seperti melihat bangunan-bangunan kota di siang hari, bukan hanya jendela yang menyala di malam hari. Inilah sebabnya mengapa gugus galaksi paling baik ditemukan menggunakan satelit sinar-X.
Menggunakan satelit sinar-X sebelumnya, para astronom telah melakukan studi terbatas pada struktur skala besar Alam Semesta di dekatnya. Namun, mereka sejauh ini tidak memiliki instrumen untuk memperluas pencarian ke volume besar Alam Semesta yang jauh.
Pengamatan lapangan luas XMM-Newton
Marguerite Pierre (CEA Saclay, Prancis), dengan tim astronom Eropa / Chili yang dikenal sebagai konsorsium XMM-LSS [2], menggunakan bidang pandang yang luas dan sensitivitas tinggi observatorium sinar-X ESA XMM-Newton untuk mencari kluster galaksi terpencil dan memetakan distribusinya di ruang angkasa. Mereka dapat melihat kembali sekitar 7.000 juta tahun ke era kosmologis ketika Semesta sekitar setengah dari ukuran dan umurnya saat ini, ketika gugusan galaksi lebih padat.
Melacak cluster adalah proses multi-langkah yang melelahkan, membutuhkan teleskop berbasis-ruang dan darat. Memang, dari gambar sinar-X dengan XMM, dimungkinkan untuk memilih beberapa puluhan objek kandidat klaster, yang diidentifikasi sebagai area radiasi X yang ditingkatkan (cf. PR Foto 19b / 03).
Tetapi memiliki kandidat tidak cukup! Mereka harus dikonfirmasi dan dipelajari lebih lanjut dengan teleskop berbasis darat. Bersamaan dengan XMM-Newton, Pierre menggunakan imager bidang yang sangat luas yang melekat pada Teleskop Kanada-Prancis-Hawaii 4-m, di Mauna Kea, Hawaii, untuk mengambil foto optik dari wilayah ruang yang sama. Sebuah program komputer yang dibuat khusus kemudian menyisir data XMM-Newton mencari konsentrasi sinar-X yang menunjukkan struktur besar yang diperluas. Ini adalah kelompok dan hanya mewakili sekitar 10% dari sumber sinar-X yang terdeteksi. Yang lain sebagian besar adalah galaksi aktif yang jauh.
Kembali ke Tanah
Ketika program menemukan sebuah cluster, ia memperbesar area tersebut dan mengubah data XMM-Newton menjadi peta kontur intensitas sinar-X, yang kemudian ditumpangkan pada gambar optik CFHT (Foto PR 19c / 03). Para astronom menggunakan ini untuk memeriksa apakah ada yang terlihat dalam area emisi sinar-X yang meluas.
Jika sesuatu terlihat, karya tersebut kemudian bergeser ke salah satu teleskop optik / inframerah utama dunia, Very Large Telescope (VLT) Observatorium Eropa Selatan di Paranal (Chili). Dengan menggunakan instrumen multi-mode FORS, para astronom memperbesar galaksi individu di lapangan, mengambil pengukuran spektral yang mengungkapkan karakteristik keseluruhan mereka, khususnya pergeseran merah dan karenanya, jarak.
Galaksi cluster memiliki jarak yang sama dan pengukuran ini pada akhirnya memberikan, dengan rata-rata, jarak cluster serta dispersi kecepatan dalam cluster. Instrumen FORS adalah salah satu yang paling efisien dan serbaguna untuk jenis pekerjaan ini, dengan menggunakan spektrum rata-rata 30 galaksi sekaligus.
Pengamatan spektroskopi pertama yang didedikasikan untuk identifikasi dan pengukuran pergeseran merah dari kluster galaksi XMM-LSS berlangsung selama tiga malam pada musim gugur tahun 2002.
Pada Maret 2003, hanya ada 5 cluster yang diketahui dalam literatur pada pergeseran merah yang besar dengan pergeseran merah yang diukur secara spektroskopi untuk memungkinkan perkiraan dispersi kecepatan. Tetapi VLT memungkinkan mendapatkan dispersi dalam kelompok yang jauh hanya dalam 2 jam, meningkatkan harapan besar untuk pekerjaan di masa depan.
700 spektrum ...
Marguerite Pierre sangat puas: Cuaca dan kondisi kerja di VLT optimal. Dalam tiga malam saja, 12 bidang cluster diamati, menghasilkan tidak kurang dari 700 spektrum galaksi. Strategi keseluruhan terbukti sangat sukses. Efisiensi pengamatan yang tinggi dari VLT dan FORS mendukung rencana kami untuk melakukan studi lanjutan dari sejumlah besar kelompok jauh dengan waktu pengamatan yang relatif sedikit. Ini merupakan peningkatan efisiensi yang paling substansial dibandingkan dengan pencarian sebelumnya.
Program penelitian ini telah dimulai dengan baik, jelas menunjukkan kelayakan pendekatan multi-teleskop baru ini dan efisiensinya yang sangat tinggi. Dan Marguerite Pierre dan rekan-rekannya sudah melihat hasil yang menggiurkan pertama: tampaknya mengkonfirmasi bahwa jumlah cluster 7.000 juta tahun yang lalu sedikit berbeda dari hari ini. Perilaku khusus ini diprediksi oleh model-model Semesta yang mengembang selamanya, mendorong gugusan galaksi semakin jauh.
Sama pentingnya, pendekatan multi-panjang gelombang, multi-teleskop yang dikembangkan oleh konsorsium XMM-LSS untuk menentukan lokasi gugusan galaksi juga merupakan langkah selanjutnya yang menentukan dalam sinergi subur antara observatorium berbasis ruang dan darat dan karenanya merupakan blok bangunan dasar dari Virtual Observatory yang akan datang.
Informasi lebih lanjut
Karya ini didasarkan pada dua makalah yang akan diterbitkan dalam jurnal astronomi profesional, Astronomi dan Astrofisika (Survei XMM-LSS: I. Motivasi ilmiah, desain dan hasil pertama oleh Marguerite Pierre et al., Astro-ph / 0305191 dan The XMM -LSS survey: II. Cluster galaksi redshift pertama yang tinggi: sistem yang santai dan runtuh oleh Ivan Valtchanov et al., Astro-ph / 0305192).
M. Pierre akan memberikan ceramah yang diundang mengenai hal ini di Simposium IAU 216 - Peta-Peta Kosmos - Kamis 17 Juli 2003 ini selama Sidang Umum IAU 2003 di Sydney, Australia.
Catatan
[1]: Ini rilis ESO / ESA terkoordinasi.
[2]: Konsorsium XMM-LSS dipimpin oleh Layanan d'Astrophysique du CEA (Prancis) dan terdiri dari institut dari Inggris, Irlandia, Denmark, Belanda, Belgia, Prancis, Italia, Jerman, Spanyol, dan Chili. Halaman muka proyek XMM-LSS dapat ditemukan di http://vela.astro.ulg.ac.be/themes/spatial/xmm/LSS/index_e.html
[3]: Dalam astronomi, "pergeseran merah" menunjukkan fraksi di mana garis-garis dalam spektrum suatu benda digeser ke arah panjang gelombang yang lebih panjang. Karena pergeseran merah dari objek kosmologis meningkat dengan jarak, pergeseran merah yang diamati dari galaksi jarak jauh juga memberikan perkiraan jaraknya.
Sumber Asli: Siaran Berita ESO
