Billedkredit: ESO
Klynger af galakser er meget store byggesten i universet. Disse gigantiske strukturer indeholder hundreder til tusinder af galakser og, mindre synlige, men lige så interessante, en ekstra mængde af "mørkt stof", hvis oprindelse stadig trodser astronomerne, med en samlet masse på tusinder af millioner af millioner gange vores sols masse. Den relativt nærliggende Coma-klynge indeholder for eksempel tusinder af galakser og måler mere end 20 millioner lysår på tværs. Et andet velkendt eksempel er Virgo-klyngen i en afstand af ca. 50 millioner lysår og strækker sig stadig over en vinkel på mere end 10 grader på himlen!
Klynger af galakser dannes i de tætteste regioner i universet. Som sådan sporer de perfekt rygraden i de store strukturer i universet, på samme måde som fyrtårne sporer en kystlinje. Undersøgelser af klynger af galakser fortæller os derfor om strukturen i det enorme rum, hvor vi bor.
REFLEX-undersøgelsen
Efter denne idé fulgte et europæisk team af astronomer under ledelse af Hans B? Hringer (MPE, Garching, Tyskland), Luigi Guzzo (INAF, Milano, Italien), Chris A. Collins (JMU, Liverpool) og Peter Schuecker ( MPE, Garching) har påbegyndt en årti lang undersøgelse af disse gargantuanske strukturer og forsøgt at finde de mest massive af klynger af galakser.
Da cirka en femtedel af den optisk usynlige masse af en klynge er i form af en diffus meget varm gas med en temperatur i størrelsesordenen flere titusinder af millioner grader, producerer klynger af galakser kraftig røntgenemission. De opdages derfor bedst ved hjælp af røntgen-satellitter.
For denne grundlæggende undersøgelse startede astronomerne således med at vælge kandidatobjekter ved hjælp af data fra røntgenhimmelatlasen udarbejdet af den tyske ROSAT-satellitundersøgelsesmission. Dette var kun begyndelsen - derefter fulgte en masse kedelig arbejde: at gøre den endelige identifikation af disse objekter i synligt lys og måle afstanden (dvs. rødskift) fra klyngekandidaterne.
Bestemmelsen af rødskiftet blev udført ved hjælp af observationer med flere teleskoper ved ESO La Silla-observatoriet i Chile fra 1992 til 1999. De lysere genstande blev observeret med ESO 1,5-m og ESO / MPG-2,2 m-teleskoper, mens til de fjernere og svagere genstande blev ESO 3,6-m teleskop brugt.
Det 12 år lange program, der gennemføres ved disse teleskoper, er kendt af astronomer som REFLEX (ROSAT-ESO Flux Limited X-ray) Cluster Survey. Det er nu afsluttet med udgivelsen af et unikt katalog med kendetegnene for de 447 lyseste røntgenklynger af galakser på den sydlige himmel. Blandt disse blev mere end halvdelen af klyngerne opdaget under denne undersøgelse.
Begrænsning af det mørke stof indhold
Galaxy-klynger er langt fra jævnt fordelt i universet. I stedet har de en tendens til at konglomerere i endnu større strukturer, "superklynger". Fra stjerner, der samles i galakser, galakser, der samles i klynger og klynger, der binder sammen i superklynger, viser universet således strukturering på alle skalaer, fra de mindste til de største. Dette er en relikvie af den meget tidlige (dannelses) epoke af universet, den såkaldte ”inflationære” periode. På det tidspunkt, kun en lille brøkdel på et sekund efter Big Bang, blev de små tæthedsfluktuationer forstærket, og over eoner fødte de de meget større strukturer.
På grund af forbindelsen mellem de første udsving og de gigantiske strukturer, der nu er observeret, giver det unikke REFLEX-katalog - det største af sin art - astronomer mulighed for at lægge betydelige begrænsninger for universets indhold, og især på mængden af mørkt stof, der er troede at gennemtrænge det. Temmelig interessant er disse begrænsninger fuldstændigt uafhængige af alle andre metoder, der hidtil er brugt til at påstå eksistensen af mørkt stof, såsom undersøgelse af meget fjerne supernovaer (se f.eks. ESO PR 21/98) eller analysen af den kosmiske mikrobølgebakgrund (f.eks. WMAP-satellitten). Faktisk er den nye REFLEX-undersøgelse meget komplementær til de ovennævnte metoder.
REFLEX-teamet konkluderer, at universets gennemsnitlige tæthed er i området 0,27 til 0,43 gange den "kritiske tæthed", hvilket giver den stærkeste begrænsning for denne værdi indtil videre. Når det kombineres med den seneste supernovaestudie, indebærer REFLEX-resultatet, at det, uanset hvilken natur den mørke energi er, den efterligner et univers med Einsteins kosmologiske konstant.
Et kæmpe puslespil
REFLEX-kataloget tjener også mange andre nyttige formål. Med det vil astronomer være i stand til bedre at forstå de detaljerede processer, der bidrager til opvarmning af gassen i disse klynger. Det vil også være muligt at undersøge effekten af klyngens miljø på hver enkelt galakse. Desuden er kataloget et godt udgangspunkt for at kigge efter gigantiske gravitationslinser, hvor en klynge fungerer som en gigantisk forstørrelseslinse, hvilket effektivt tillader observationer af de svageste og fjerneste objekter, der ellers ville undslippe detektion med nutidig teleskop.
Men som Hans B? Hringer siger: ”Den vigtigste fordel ved dette katalog er måske, at egenskaberne for hver enkelt klynge kan sammenlignes med hele prøven. Dette er hovedmålet med undersøgelser: at samle brikkerne i et gigantisk puslespil for at opbygge den større udsigt, hvor hvert enkelt stykke derefter får en ny, mere omfattende mening. ”
Original kilde: ESO News Release
