X-ray beeld van 365 galactische clusters in XXL-onderzoek
Scanning van de lucht op zoek naar röntgenbronnen, de XMM-Newton ESA X-ray Observatory uitgevoerd de XXL-enquête, het grootste observatieprogramma tot nu toe. Onlangs heeft de tweede batch gegevens uit de review vrijgegeven, inclusief informatie over 365 galactische clusters, die de grootschalige structuur van het universum en de evolutionaire stadia in de tijd volgden met 26.000 actieve galactische kernen (AGN).
Door twee grote hemeldelen met verhoogde gevoeligheid te bestuderen, was dit röntgenonderzoek de eerste die voldoende galactische clusters en AGN's detecteerde, zodat wetenschappers de verspreiding van dergelijke objecten in het verre universum in ongekende details konden weergeven. De resultaten versterkten de verwachtingen van het nu aangenomen kosmologische model.
Röntgenstralen worden gemaakt in een van de meest energetische processen in het universum. Ze worden echter geblokkeerd door de atmosfeer van de aarde, zodat je alleen evenementen vanuit de ruimte kunt bekijken. Wanneer bekeken, stellen telescopen in principe twee bronnen vast: hete gasdoordringende galactische clusters en actieve galactische kernen (AGN) - heldere compacte gebieden in de centra van sommige sterrenstelsels die het voedende supermassieve zwarte gat verbergen.
XMM-Newton van ESA wordt beschouwd als een van de krachtigste röntgentelescopen. De afgelopen 8 jaar heeft hij 2.000 uur gewerkt aan het meten van röntgenfoto's in de XXL-enquête, waarbij hij naar twee gebieden met schijnbaar lege lucht (elk 25 vierkante graden) keek. De eerste dataset uitgebracht in 2015. Het omvatte de 100 helderste clusters van sterrenstelsels en 1000 AGN. De studie toonde aan dat röntgenclusters zo ver weg zijn dat het licht op halve leeftijd van het moderne universum naar ons toe is gegaan en dat AGN zelfs nog verder leeft! Sommige bronnen zijn zo ver verwijderd dat de telescoop er niet meer dan 50 röntgenfotonen van ontving, waardoor het moeilijk is om hun ware aard te bepalen.
Een samengestelde weergave van het XLSSC006 galactische cluster, gemaakt door het combineren van röntgenwaarnemingen van het XMM-Newton ruimtewaarnemingscentrum met optische en nabij-infrarode gegevens van de telescoop Canada-Frankrijk-Hawaï. Het cluster, begiftigd met een rode verschuiving van 0,43 en een massa van 5 x 1014 zonne-energie, heeft twee dominante sterrenstelsels, wat duidt op een fusie-evenement
Materie in het heelal is ongelijk verdeeld, maar vormt een kosmisch draadvormig web gevormd door zwaartekracht en galactische clusters. De laatste worden beschouwd als de grootste structuren van de ruimte die de toppen van maximale dichtheid volgen. Hierdoor worden ze een krachtig hulpmiddel voor het beantwoorden van intrigerende kosmologische vragen.
De structuur en evolutie van de ruimte worden beschreven door een reeks kosmologische parameters, waaronder de dichtheid van verschillende componenten en de snelheid van uitzetting van het universum. Nu hebben we voldoende nauwkeurige indicatoren, maar voor een meer gedetailleerde beschrijving van de universele structuur is het nodig om grote schalen te dekken. Het uiteindelijke doel van XXL Survey is om een uitgebreide en gedetailleerde catalogus van clusters te bieden die kunnen worden gebruikt om kosmologische parameters te beperken.
De ESA-satelliet, Planck, bepaalde de waarden van kosmologische parameters door overblijfselstraling te onderzoeken - gegevens uit het vroegste universum. Na het ontvangen van informatie van XXL Survey, vergeleken de onderzoekers deze waarden. Het blijkt dat de verdeling van clusters en AGN consistent is met het algemeen aanvaarde kosmologische model, dat zijn toevlucht neemt tot de constante van Einstein als verklaring voor de versnellende expansie van het universum. AGN is moeilijk te gebruiken voor evaluatie, omdat hun kenmerken worden beïnvloed door vele externe factoren. Daarom hebben onderzoekers de AGN-gegevens van XXL Survey gebruikt om het proces van vorming en ontwikkeling van zwarte gaten te begrijpen.
Het mozaïek toont 365 XXL Survey-galactische clusters in optische gegevens van de telescoop Canada-Frankrijk-Hawaii en de Blanco-telescoop in het Cerro Tololo International Observatory. De clusters worden ver van ons geplaatst, beginnend bij de dichtstbijzijnde met een roodverschuiving van 0,03 (linksboven) en eindigend bij de meest afgelegen, bij 1,99
Dankzij XXL Survey konden wetenschappers voor het eerst het effect van de driedimensionale vorming van verre clusters en AGN op een extreem grote schaal meten. Voor verdere verkenning van kosmische filamenten zijn ze van plan om de toekomstige satelliet Euclid te gebruiken, die in staat zal zijn om het licht dat 10 miljard jaar geleden is uitgezonden te observeren.
Reviews van XMM-Newton werpen ook nieuwe vragen op over de fysica van galactische clusters, die van plan zijn om in detail de volgende ESA Athena-missie in 2031 te bestuderen. Het apparaat zal in staat zijn om nog meer afstandelijke clusters te observeren, waardoor meer informatie wordt verschaft over de universele evolutie.
