Một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế [2] đã thành công trong việc đo lường với độ chính xác cao vận tốc của một số lượng lớn tinh vân hành tinh [3] trong không gian liên thiên hà trong Cụm thiên hà Virgo. Để làm được điều này, họ đã sử dụng máy quang phổ FLAMES hiệu quả cao [4] trên Kính thiên văn rất lớn ESO tại Đài thiên văn Paranal (Chile).
Những ngôi sao tinh vân hành tinh này trôi nổi tự do trong không gian dường như trống rỗng giữa các thiên hà của các cụm lớn có thể được sử dụng như các tàu thăm dò của các lực hấp dẫn hoạt động trong các cụm này. Họ theo dõi quần chúng, có thể nhìn thấy cũng như vô hình, trong các khu vực này. Điều này, đến lượt nó, cho phép các nhà thiên văn học nghiên cứu lịch sử hình thành của các cấu trúc ràng buộc lớn này trong vũ trụ.
Các phép đo vận tốc chính xác của 40 ngôi sao này xác nhận quan điểm rằng Xử Nữ là cụm thiên hà không đồng đều cao, bao gồm một số tiểu đơn vị chưa có thời gian để đạt đến trạng thái cân bằng. Những dữ liệu mới này cho thấy rõ ràng cụm thiên hà Virgo vẫn đang hình thành.
Họ cũng lần đầu tiên chứng minh rằng một trong những thiên hà sáng chói trong khu vực được xem xét kỹ lưỡng, Messier 87, có một quầng sao rất dài, vươn tới ít nhất 65 kpc. Con số này lớn gấp đôi kích thước của thiên hà chúng ta, Dải Ngân hà.
Một cụm trẻ
Ở khoảng cách xấp xỉ 50 triệu năm ánh sáng, Cụm Xử Nữ là cụm thiên hà gần nhất. Nó nằm trong chòm sao hoàng đạo Xử Nữ (Trinh nữ) và chứa hàng trăm thiên hà, từ các thiên hà và hình xoắn ốc khổng lồ và khổng lồ như Dải Ngân hà của chúng ta, đến các thiên hà lùn, nhỏ hơn hàng trăm lần so với các anh em lớn của chúng. Nhà thiên văn học người Pháp Charles Messier đã nhập 16 thành viên của cụm Xử Nữ trong danh mục tinh vân nổi tiếng của ông. Một hình ảnh về lõi của cụm thu được bằng máy ảnh Wide Field Imager tại Đài thiên văn ESO La Silla đã được công bố vào năm ngoái dưới dạng PR Photo 04a / 03.
Các cụm thiên hà được cho là đã hình thành trong một thời gian dài bởi sự tập hợp của các thực thể nhỏ hơn, thông qua lực hấp dẫn mạnh mẽ từ vật chất tối và phát sáng. Cụm Virgo được coi là cụm tương đối trẻ vì các nghiên cứu trước đây đã tiết lộ các cụm thiên hà nhỏ của Hồi xung quanh các thiên hà lớn Messier 87, Messier 86 và Messier 49. Các cụm phụ này vẫn chưa hợp nhất để tạo thành dày đặc hơn và cụm thiên hà mượt mà hơn.
Các quan sát gần đây đã chỉ ra rằng không gian được gọi là không gian nội bộ, khu vực giữa các thiên hà trong một cụm, được thấm nhuần bởi một quần thể sao nội bộ thưa thớt của các ngôi sao, có thể được sử dụng để nghiên cứu chi tiết cấu trúc của cụm sao.
Người lang thang vũ trụ
Những khám phá đầu tiên về các ngôi sao nội tâm trong cụm Virgo đã được nhà thiên văn học người Ý, Magda Arnaboldi (Đài thiên văn Torino, Ý) và các đồng nghiệp của cô thực hiện vào năm 1996. Để nghiên cứu các thiên hà mở rộng trong cụm thiên hà, với ESO mới Kính viễn vọng công nghệ tại La Silla, họ đã tìm kiếm các vật thể được gọi là tinh vân hành tinh Hồi [3].
Tinh vân hành tinh (PNe) có thể được phát hiện ra khoảng cách lớn từ các vạch phát xạ mạnh của chúng. Những đường phát xạ hẹp này cũng cho phép đo chính xác vận tốc hướng tâm của chúng. Do đó, tinh vân hành tinh có thể phục vụ cho việc điều tra chuyển động của các ngôi sao trong vùng hào quang của các thiên hà xa xôi.
Trong nghiên cứu của họ, các nhà thiên văn học đã tìm thấy một số tinh vân hành tinh dường như không liên quan đến bất kỳ thiên hà nào mà di chuyển trong trường trọng lực của toàn bộ cụm. Những người lang thang người Viking này thuộc về một quần thể sao mới được phát hiện.
Kể từ những quan sát đầu tiên này, hàng trăm người trong số những kẻ lang thang này đã được phát hiện. Chúng phải đại diện cho phần nổi của tảng băng của một quần thể sao khổng lồ tràn ngập giữa các thiên hà trong các cụm khổng lồ này. Thật vậy, vì tinh vân hành tinh là giai đoạn cuối cùng của các ngôi sao có khối lượng thấp phổ biến - như Mặt trời của chúng ta - chúng là đại diện cho quần thể sao nói chung. Và vì các tinh vân hành tinh có thời gian tồn tại khá ngắn (vài chục nghìn năm - một phép thuật về thời gian thiên văn), các nhà thiên văn học có thể ước tính rằng một ngôi sao trong khoảng 8.000 triệu ngôi sao loại mặt trời có thể nhìn thấy như một tinh vân hành tinh tại bất kỳ thời điểm nào. Do đó, phải có một số lượng sao tương đương ở giữa các thiên hà như trong chính các thiên hà. Nhưng bởi vì chúng được pha loãng trong một khối lượng lớn như vậy, chúng hầu như không thể phát hiện được.
Bởi vì những ngôi sao này chủ yếu là cũ, nên lời giải thích rất có thể cho sự hiện diện của chúng trong không gian nội bào là chúng hình thành trong các thiên hà riêng lẻ, sau đó bị tước đi nhiều ngôi sao của chúng trong các cuộc chạm trán với các thiên hà khác trong giai đoạn đầu hình thành cụm. Những ngôi sao bị mất trong những ngôi sao này đã bị phân tán vào không gian nội địa nơi chúng ta tìm thấy chúng.
Do đó, tinh vân hành tinh có thể cung cấp một cách xử lý duy nhất về số lượng, loại sao và chuyển động trong các khu vực có thể chứa một khối lượng đáng kể. Chuyển động của chúng chứa hồ sơ hóa thạch về lịch sử tương tác thiên hà và sự hình thành cụm thiên hà.
Đo tốc độ của những ngôi sao sắp chết
Nhóm các nhà thiên văn học quốc tế [2] đã tiếp tục nghiên cứu chi tiết về chuyển động của tinh vân hành tinh trong cụm Xử Nữ để xác định cấu trúc động của nó và so sánh nó với mô phỏng số. Để đạt được mục đích này, họ đã thực hiện một chương trình nghiên cứu đầy thách thức, nhằm xác nhận các ứng cử viên tinh vân hành tinh nội bào mà họ tìm thấy trước đó và đo vận tốc hướng tâm của họ ở ba khu vực khác nhau (các khu vực khảo sát lâm sàng) trong lõi cụm Virgo.
Đây là một nhiệm vụ dễ dàng. Sự phát xạ trong đường phát xạ oxy chính từ một tinh vân hành tinh trong Xử Nữ có thể so sánh với bóng đèn 60 watt ở khoảng cách khoảng 6,6 triệu km, gấp khoảng 17 lần khoảng cách trung bình đến Mặt trăng. Hơn nữa, các mẫu tinh vân hành tinh nội bào rất thưa thớt, chỉ có vài chục tinh vân hành tinh trong một phần tư diện tích bầu trời vuông - bằng kích thước của Mặt trăng. Do đó, các quan sát quang phổ đòi hỏi phải có kính viễn vọng loại 8 mét và máy quang phổ với trường quan sát rộng. Do đó, các nhà thiên văn học đã phải dựa vào máy quang phổ FLAMES-GIRAFFE trên VLT [4], với độ phân giải quang phổ tương đối cao, tầm nhìn của nó là 25 arcmin và khả năng thu được tới 130 phổ mỗi lần.
Các nhà thiên văn học đã nghiên cứu tổng cộng 107 ngôi sao, trong đó 71 ngôi sao được cho là ứng cử viên hành tinh nội bộ thực sự. Họ quan sát đồng thời từ 21 đến 49 đối tượng trong khoảng 2 giờ mỗi trường. Ba phần của lõi Xử Nữ được khảo sát có chứa một số thiên hà sáng (Messier 84, 86, 87 và NGC 4388) và một số lượng lớn các thiên hà nhỏ hơn. Họ đã được chọn để đại diện cho các thực thể khác nhau của cụm.
Các phép đo quang phổ có thể xác nhận tính chất nội bào của 40 tinh vân hành tinh được nghiên cứu. Họ cũng cung cấp nhiều kiến thức về cấu trúc của phần này của cụm Xử Nữ.
Trong quá trình làm
Trong trường đầu tiên gần Messier 87 (M87), các nhà thiên văn học đã đo được vận tốc trung bình gần 1250 km / s và độ phân tán khá nhỏ xung quanh giá trị này. Do đó, hầu hết các ngôi sao trong lĩnh vực này đều bị ràng buộc về mặt vật lý với thiên hà sáng M87, giống như cách Trái đất bị ràng buộc với Mặt trời. Magda Arnaboldi giải thích: Mười Nghiên cứu này đã dẫn đến một khám phá đáng chú ý rằng Messier 87 có quầng sáng sao trong trạng thái cân bằng động gần đúng với ít nhất 65 kpc, hoặc hơn 200.000 năm ánh sáng. Nó lớn gấp đôi kích thước thiên hà của chúng ta, Dải Ngân hà và trước đây không được biết đến.
Sự phân tán vận tốc quan sát được trong trường thứ hai, cách xa các thiên hà sáng, lớn hơn so với trường thứ nhất theo hệ số bốn. Sự phân tán rất lớn này, cho thấy các ngôi sao di chuyển theo các hướng rất khác nhau ở các tốc độ khác nhau, cũng cho chúng ta biết rằng lĩnh vực này có lẽ chứa nhiều ngôi sao nội tâm có chuyển động hầu như không bị ảnh hưởng bởi các thiên hà lớn. Dữ liệu mới cho thấy khả năng trêu ngươi rằng quần thể sao nội bộ này có thể là phần còn lại từ sự phá vỡ các thiên hà nhỏ khi chúng quay quanh M87.
Sự phân bố vận tốc trong trường thứ ba, như được suy ra từ phổ FLAMES, lại khác. Vận tốc cho thấy các cấu trúc liên quan đến các thiên hà lớn Messier 86, Messier 84 và NGC 4388. Rất có thể, phần lớn trong số tất cả các tinh vân hành tinh này thuộc về một quầng rất mở rộng xung quanh Messier 84.
Ortwin Gerhard (Đại học Basel, Thụy Sĩ), thành viên của nhóm, rất vui mừng: Cốt lại các phép đo vận tốc này xác nhận quan điểm rằng Cụm Virgo là cụm thiên hà không đồng nhất và không liên quan, bao gồm một số tiểu đơn vị. Với máy quang phổ FLAMES, do đó chúng ta có thể theo dõi các chuyển động trong Cụm Xử Nữ, tại một thời điểm khi các tiểu đơn vị của nó vẫn kết hợp với nhau. Và nó chắc chắn là một góc nhìn đáng xem!
Thêm thông tin
Các kết quả được trình bày trong Thông cáo báo chí ESO này dựa trên một tài liệu nghiên cứu (Bản phân phối vận tốc tầm nhìn của tinh vân hành tinh Intracluster trong Virgo Cluster Core Core của M. Arnaboldi và cộng sự) vừa xuất hiện trên tạp chí nghiên cứu Tạp chí vật lý thiên văn Vol. 614, tr. 33.
Ghi chú
[1]: Thông cáo báo chí của Đại học Basel về chủ đề này có sẵn tại http://www.zuv.unibas.ch/uni_media/2004/20041022virgo.html.
[2]: Các thành viên của đội là Magda Arnaboldi (INAF, Osservatorio di Pino Torinese, Ý), Ortwin Gerhard (Astronomisches Institut, Đại học Basel, Thụy Sĩ), Alfonso Aguerri (Acaduto de Astrofisica de Canarias C. Freeman (Đài thiên văn Núi Stromlo, ACT, Úc), Nicola Napolitano (Viện Thiên văn học Kapteyn, Hà Lan), Sadanori Okamura (Khoa Thiên văn học, Đại học Tokyo, Nhật Bản) và Naoki Yasuda (Viện Nghiên cứu Vũ trụ, Đại học Tokyo của Tokyo, Nhật Bản).
[3]: Tinh vân hành tinh là những ngôi sao giống như Mặt trời trong giai đoạn hấp hối cuối cùng của chúng trong đó chúng đẩy các lớp bên ngoài của chúng vào không gian xung quanh. Đồng thời, họ tiết lộ lõi sao nhỏ và nóng của họ xuất hiện dưới dạng một ngôi sao lùn trắng của ngôi sao. Phong bì bị đẩy ra được chiếu sáng và đốt nóng bởi lõi sao và phát ra mạnh mẽ trong các vạch phát xạ đặc trưng của một số nguyên tố, đặc biệt là oxy (ở bước sóng 495,9 và 500,7nm). Tên của chúng bắt nguồn từ việc một số vật thể gần đó, chẳng hạn như Tinh vân Dumbbell Nebula, (xem ESO PR Photo 38a / 98) giống với các đĩa của các hành tinh khổng lồ trong hệ mặt trời khi nhìn bằng kính viễn vọng nhỏ.
[4]: FLAMES, Máy quang phổ đa thành phần sợi lớn, được lắp đặt tại Kính thiên văn đơn vị VLT KUEYEN 8.2 m. Nó có thể quan sát quang phổ của một số lượng lớn các vật thể riêng lẻ, mờ (hoặc các vùng trời nhỏ) đồng thời và bao phủ một trường bầu trời có đường kính không dưới 25 arcmin, tức là lớn gần bằng Mặt trăng. Đó là kết quả của sự hợp tác giữa ESO, Observatoire de Paris-Meudon, Observatoire de Gen? Ve-Lausanne và Đài thiên văn Anglo Australia (AAO).
Nguồn gốc: ESO News Release
