Vyšetřování galaktické kolize

ESO 020/11 tisková zpráva

Vědcům zkoumajícím kupu galaxií Abell 2744 se podařilo poskládat dohromady střípky její složité a bouřlivé minulosti. Ke své práci použili řadu pozemních i kosmických dalekohledů včetně ESO/VLT a Hubblova kosmického teleskopu (HST). Zdá se, že kupa Abell 2744 se zformovala v důsledku ‘hromadné kolize’ nejméně čtyř původně samostatných kup, což vedlo ke vzniku několika zvláštních efektů, které dosud nebyly pozorovány společně.

Chaos vzniklý při kolizi velkých galaktických kup představuje pro vědce bezednou studnici astrofyzikálních informací. Mezinárodnímu týmu astronomů se při zkoumání jedné z nejkomplexnějších a nejzvláštnějších kolidujících galaktických kup na obloze podařilo rozplést historii galaktické srážky, která se odehrála před 350 miliony let.

Julian Merten, jeden z vedoucích vědců této nové studie kupy Abell 2744, vysvětluje: “Stejně jako vyšetřovatel zkoumající příčiny dopravní nehody můžeme použít naše pozorování následků této kosmické srážky k rekonstrukci dějů, které se v našem případě odehrály před stovkami milionů let. Můžeme tak odhalit, jakým způsobem vznikaly ve vesmíru větší struktury, nebo jak interagují odlišné formy hmoty, když se spolu střetnou.” 

“Kupu Abell 2744 jsme překřtili na ‚Pandořinu kupu‘, neboť kolize rozpoutala mnoho rozličných a neobvyklých procesů, z nichž některé jsme dosud nikdy nepozorovali,” dodává Renato Dupke, jeden z členů týmu.

Díky kombinaci dat z různých teleskopů (ESO/VLT, japonského dalekohledu Subaru, NASA/ESA HST a NASA Chandra X-ray Observatory) byla kupa Abell 2744 prostudována detailněji než kdykoliv předtím. 

Na snímcích z HST jsou pozorovatelné jednotlivé galaxie patřící ke kupě, které však ve skutečnosti představují jen 5 % její celkové hmotnosti. Zbytek tvoří plyn (asi 20 %), který je tak horký, že září jen na vlnových délkách rentgenového záření, a temná hmota (asi 75 %), která je úplně neviditelná. Aby vědci pochopili, jak se kolize odehrála, museli detailně zmapovat rozložení jednotlivých typů hmoty v rámci kupy Abell 2744. 
  
Temná hmota je nepozorovatelná a nezachytitelná, neboť nevyzařuje, neabsorbuje ani neodráží žádné záření; její přítomnost se projevuje jen prostřednictvím gravitačního působení na okolní látku. K určení rozložení temné hmoty v kupě vědci použili jev známý jako ‘gravitační čočkování’. Jde o ohyb světelných paprsků vzdálených zdrojů při průchodu gravitačním polem kupy, který se projeví jako deformace obrazů galaxií na pozadí snímků z HST či VLT. Při pečlivém zkoumání těchto deformací je možné zpětně rekonstruovat rozložení temné hmoty uvnitř kupy.   
 
Nalezení horkého plynu je výrazně jednodušší, jelikož je možné jej přímo pozorovat pomocí rentgenového dalekohledu Chandra (Chandra X-ray Observatory, NASA). Tato pozorování jsou však důležitá nejen pro nalezení plynu, ale také k určení směrů a rychlostí vzájemného pohybu jednotlivých složek kupy.

Při pohledu na výsledky pozorování astronomové nalezli mnoho neobvyklých vlastností: “Zdá se, že Abell 2744 vznikla spojením čtveřice samostatných kup při sérii kolizí, které se odehrály před 350 miliony let. Komplikované a nehomogenní rozložení různých druhů hmoty je mimořádně neobvyklé a fascinující,” říká Dan Coe, druhý vedoucí autor studie.

Zdá se, že série kolizí vzájemně separovala určité množství plynu a temné hmoty, takže se tyto složky v některých místech vyskytují odděleně jedna od druhé; a také od viditelné hmoty v podobě galaxií. Pandořina kupa spojuje některé jevy, které dosud byly v jiných systémech pozorovány samostatně.

Poblíž středu kupy se nachází místo, kde plyn jedné z původních kup koliduje s plynem další kupy a dochází ke vzniku rázové vlny. Temná hmota naopak nebyla kolizí nijak ovlivněna [1].

V jiných částech kupy se naopak vyskytují galaxie a temná hmota, ale žádný plyn, který mohl být vymeten v průběhu kolize a zůstaly po něm jen slabé stopy.
 
Ve vnějších částech kupy se však nacházejí ještě neobvyklejší útvary. Jedna z oblastí obsahuje mnoho temné hmoty, ale žádné galaxie ani horký plyn. Z kupy byl také vyvržen shluk plynu, který předchází a nikoliv následuje temnou hmotu. Toto zvláštní uspořádání může astrofyzikům hodně napovědět o chování temné hmoty a o tom, jakým způsobem rozličné formy hmoty ve vesmíru mezi sebou interagují.

Kupy galaxií představují největší struktury ve vesmíru, které obsahují doslova triliony hvězd. Způsob, jakým se rodí a vyvíjejí prostřednictvím opakovaných kolizí, má významný dopad na naše chápání vesmíru. Další výzkum Pandořiny kupy, nejkomplexnější a nejvíce fascinující dosud známé kolidující kupy galaxií, bude dále pokračovat.

Zdroj

Poznámky

[1] Tento efekt byl pozorován již v několika galaktických kupách, včetně původní "Bullet Cluster" (1E 0657-56), ve které byl objeven.

Další informace

Výzkum je prezentován v článku “Creation of cosmic structure in the complex galaxy cluster merger Abell 2744”, který vyšel v časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Složení týmu: J. Merten (Institute for Theoretical Astrophysics, Heidelberg, Německo; INAF-Osservatorio Astronomico di Bologna, Itálie), D. Coe (Space Telescope Science Institute, Baltimore, USA), R. Dupke (University of Michigan, USA; Eureka Scientific, USA; National Observatory, Rio de Janeiro, Brazílie), R. Massey (University of Edinburgh, Skotsko), A. Zitrin (Tel Aviv University, Izrael), E.S. Cypriano (University of Sao Paulo, Brazílie), N. Okabe (Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics, Taiwan), B. Frye (University of San Francisco, USA), F. Braglia (University of British Columbia, Kanada), Y. Jimenez-Teja (Instituto de Astrofisica de Andalucia, Granada, Španělsko), N. Benitez (Instituto de Astrofisica de Andalucia), T. Broadhurst (University of Basque Country, Španělsko), J. Rhodes (Jet Propulsion Laboratory/Caltech, USA), M. Meneghetti (INAF-Osservatorio Astronomico di Bologna, Itálie), L. A. Moustakas (Caltech), L. Sodre Jr. (University of Sao Paulo, Brazílie), J. Krick (Spitzer Science Center/IPAC/Caltech, USA) a J. N. Bregman (University of Michigan).

ESO (Evropská jižní observatoř) je hlavní mezinárodní astronomickou organizací Evropy a patří k nejproduktivnějším astronomickým observatořím světa. Je podporována 15 členskými státy, kterými jsou: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemí, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko a Velká Británie. ESO má za cíl vývoj, konstrukci a provoz výkonných pozemních astronomických zařízení, která umožní významné vědecké objevy. ESO také hraje přední roli při propagaci a organizaci mezinárodní spolupráce na poli astronomického výzkumu. ESO v současnosti provozuje tři observatoře světově úrovně: La Silla, Paranal a Chajnantor, které se nacházejí na poušti Atacama v Chile. Na Paranalu se nachází VLT (Very Large Telescope = Velmi velký dalekohled) – nejvyspělejší pozemní dalekohled pracující ve viditelném světle a VISTA, největší přehlídkový dalekohled pro infračervenou oblast na světě. Zároveň je ESO evropským zástupcem největšího astronomického projektu všech dob – teleskopu ALMA budovaného na planině Chajnantor. V současnosti ESO plánuje výstavbu Evropského extrémně velkého dalekohledu (E-ELT), který bude mít průměr primárního zrcadla 39,3 metrů. Měl by pracovat v infračerveném i viditelném oboru záření a stane se největším dalekohledem světa.

Odkazy

• odborný článek
• snímky dalekohledu VLT

Kontakty

Julian Merten; Institute for Theoretical Astrophysics; Heidelberg, Germany; Tel: +49 6221 54 8987; Email:

jmerten@ita.uni-heidelberg.de

Daniel Coe; Space Telescope Science Institute; Baltimore, USA; Tel: +1 410 338 4312; Email: dcoe@stsci.edu

Richard Hook; ESO, La Silla, Paranal, E-ELT and Survey Telescopes Public Information Officer; Garching bei München, Germany; Tel: +49 89 3200 6655; Email: rhook@eso.org

Oli Usher; Hubble/ESA; Garching, Germany; Tel: +49 89 3200 6855; Email: ousher@eso.org

Překlad: Jiří Srba
Národní kontakt: Viktor Votruba +420 267 103 040; votruba@physics.muni.cz

autor: Jiří Srba