Forskere ved University of Birmingham har brugt den nye generation af røntgenrumsobservatorier til at studere fossile galakser - gamle galakse-grupper, hvor alle de store galakser gradvist er fusioneret til en central gigantisk galakse.
Astronomerne opdagede en bemærkelsesværdig koncentration af mørk og normal stof i kernerne i disse isolerede stjernesystemer sammenlignet med massefordelingen i normale galakse-grupper.
Mange galakser, inklusive vores Mælkevej, bor i grupper. Undertiden oplever de tæt møder med andre medlemmer af gruppen. Computersimuleringer forudsiger, at sådanne interaktioner får store galakser til at trække sig langsomt mod midten af gruppen, hvor de kan smelte sammen og danne en enkelt gigantisk galakse, der gradvis sluger alle dens naboer.
Da mange galaksegrupper besidder udvidede glorier af varm gas og mørkt stof, blev det forudsagt for ti år siden, at der skulle findes en klasse af systemer, der kaldes fossile grupper, hvor alle de største galakser er fusioneret til en central gigantisk galakse. Dette ville være omgivet af en røntgenstrålende lys sky af varm gas, der strækker sig udad til mange galaktiske radier.
Da vi først opdagede de store glorier med varm gas, hvori nogle meget kompakte galakseregrupper er indlejret, indså vi, at bare et par milliarder år med yderligere udvikling ville efterlade en enkelt, gigantisk, fusioneret galakse, der sad i midten af en lys X- ray halo, sagde Trevor Ponman, lederen af Birmingham-gruppen, der gjorde denne forudsigelse og derefter opdagede den første fossilgruppe i 1994.
Teorier antydede også, at fossile grupper, der falder ind i endnu større klynger af galakser, kan tegne sig for de kæmpe elliptiske galakser, som ofte findes i centrene for sådanne klynger.
Birmingham-teamet har observeret seks sandsynlige fossile grupper i de sidste to år og draget fordel af den skarpe vision fra NASAs Chandra X-Ray Space Observatory og den høje følsomhed for ESA'er, der kredser rundt om XMM-Newton røntgenobservatorium. De seks fossile grupper er placeret op til to milliarder lysår fra Jorden. Holdets hovedmål var at udforske de mekanismer, hvormed fossile grupper og gigantiske elliptiske galakser dannes.
Nøglen til undersøgelsen var fordelingen af mørkt stof i de fossile grupper. Denne mystiske sag omfatter over 80 procent af universets masse, men dens natur er ikke kendt. Mørkt stof er aldrig blevet opdaget direkte, men dets tilstedeværelse afgøres gennem dens tyngdekraftige indflydelse på almindelig stof.
Den store elliptiske galakse NGC 6482 var af særlig interesse for teamet, da det er den nærmeste kendte fossilgruppe og kunne studeres i detaljer. Denne isolerede kæmpe, der skinner med ækvivalent på 110 milliarder solskin, ligger 100 millioner lysår væk i stjernebilledet Hercules. Ved hjælp af Chandras Advanced CCD Imaging Spectrometer, Habib Khosroshahi, Trevor Ponman og Laurence Jones, anvendte observationer af den varme gas til sporing af fordelingen af mørkt stof i NGC 6482. Gassen opvarmes til en temperatur på 10 millioner grader Celsius, hovedsageligt på grund af stød opvarmning som et resultat af tyngdepunktets sammenbrud.
I en tale i dag på RAS National Astronomy Meeting i Birmingham beskrev Habib Khosroshahi opdagelsen af en bemærkelsesværdig koncentration af mørkt stof i kernen af NGC 6482. Khosroshahi beskrev også to flere eksempler på høj massekoncentration i mere massive og fjernere fossile galakser undersøgt af både Chandra og XMM-Newton-teleskoperne, selvom tilfældet med NGC 6482 er unikt, da det er muligt at undersøge midten af systemet med større nøjagtighed.
Ifølge Khosroshahi viste det sig, at koncentrationen af masse i midten af disse gamle galakse-grupper, som for det meste er i form af mørkt stof, typisk er fem gange højere end i normale galakse-grupper med lignende masse og halo-størrelse. Denne centrale koncentration af masse understøtter tanken om, at fossile grupper som NGC 6482 er meget gamle strukturer, der kollapsede længe før de typiske grupper af galakser dannede sig. ”Forklaringen på en sådan centraliseret mørkstoffordeling kunne være, at systemet dannede sig ved meget højt rødskift, da universet var meget ung og tæt, sagde Khosroshahi.
Den store fordel ved fossile grupper sammenlignet med normale grupper er, at ingen større galakseinteraktion, der kan omrøre den varme gas, finder sted, tilføjede han. Derfor giver de ideelle laboratorier til at undersøge egenskaberne ved synligt stof i form af gas og stjerner samt deres beholder, den mørke stof.
Original kilde: RAS News Release
