XMM-Newton-afbeelding van melkwegcluster. Afbeelding tegoed: ESA Klik om te vergroten
ESA's X-ray observatorium, XMM-Newton, heeft wetenschappers voor het eerst in staat gesteld de vormingsgeschiedenis van clusters van sterrenstelsels in detail te bestuderen, niet alleen met enkel willekeurig geselecteerde objecten, maar met een compleet representatief monster van clusters.
Weten hoe deze enorme objecten zijn gevormd, is een sleutel om het verleden en de toekomst van het universum te begrijpen.
Wetenschappers baseren hun gefundeerde beeld van de kosmische evolutie momenteel op een model van structuurvorming waarbij eerst kleine structuren worden gevormd en deze vervolgens grotere astronomische objecten vormen.
Clusters van sterrenstelsels zijn de grootste en meest recent gevormde objecten in het bekende heelal, en ze hebben veel eigenschappen die ze tot geweldige astrofysische 'laboratoria' maken. Ze zijn bijvoorbeeld belangrijke getuigen van het structuurvormingsproces en belangrijke? Probes? om kosmologische modellen te testen.
Om dergelijke kosmologische modellen met succes te testen, moeten we een goed observationeel begrip hebben van de dynamische structuur van de individuele melkwegclusters uit representatieve clustermonsters.
We moeten bijvoorbeeld weten hoeveel clusters goed ontwikkeld zijn. We moeten ook weten welke clusters een recente substantiële zwaartekrachtsaanwas van massa hebben ondergaan en welke clusters zich in een stadium van botsing en samensmelting bevinden. Daarnaast is een nauwkeurige meting van de clustermassa, uitgevoerd met dezelfde XMM-Newton-gegevens, ook een noodzakelijke voorwaarde voor kwantitatieve kosmologische studies.
Het gemakkelijkst zichtbare deel van clusters van sterrenstelsels, d.w.z. de sterren in alle sterrenstelsels, vormen slechts een klein deel van het totaal van wat de cluster vormt. Het grootste deel van de waarneembare materie van de cluster bestaat uit een heet gas (10-100 miljoen graden) dat wordt opgesloten door de zwaartekrachtpotentiaal van de cluster. Dit gas is volledig onzichtbaar voor het menselijk oog, maar vanwege zijn temperatuur is het zichtbaar door zijn röntgenstraling.
Hier komt XMM-Newton om de hoek kijken. Met zijn ongekende foton-verzamelkracht en vermogen van ruimtelijk opgeloste spectroscopie, heeft XMM-Newton wetenschappers in staat gesteld deze studies zo effectief uit te voeren dat niet alleen afzonderlijke objecten, maar ook hele representatieve monsters routinematig kunnen worden bestudeerd. .
XMM-Newton produceert een combinatie van röntgenbeelden (in verschillende röntgenenergiebanden, die kunnen worden beschouwd als verschillende röntgenkleuren?), En maakt spectroscopische metingen van verschillende regio's in de cluster.
Terwijl de beeldhelderheid informatie geeft over de gasdichtheid in de cluster, geven de kleuren en spectra een indicatie van de interne gastemperatuur van de cluster. Van de temperatuur- en dichtheidsverdeling, de fysiek zeer belangrijke parameters van druk en? Entropie? kan ook worden afgeleid. Entropie is een maat voor de geschiedenis van verwarming en koeling van een fysiek systeem.
De begeleidende drie afbeeldingen illustreren het gebruik van entropie distributie in de? X-ray luminous? gas als een manier om verschillende fysieke processen te identificeren. Entropie heeft de unieke eigenschap dat het afneemt met stralingskoeling, toeneemt als gevolg van verwarmingsprocessen, maar constant blijft met compressie of expansie onder energiebesparing.
Dit laatste zorgt ervoor dat een? Fossielen record? van elke verwarming of koeling wordt behouden, zelfs als het gas vervolgens adiabatisch van druk verandert (onder energiebesparing).
Deze voorbeelden zijn afkomstig uit het REFLEX-DXL-monster, een statistisch compleet monster van enkele van de meest röntgenlichtgevende clusters in de ROSAT All-Sky Survey. ROSAT was een röntgenobservatorium dat in de jaren negentig werd ontwikkeld in samenwerking tussen Duitsland, de VS en het VK.
De afbeeldingen geven een weergave van de in kleur gecodeerde entropie-distributie waarbij de waarden toenemen van blauw, groen, geel tot rood en wit.
Oorspronkelijke bron: ESA Portal
