Hình ảnh XMM-Newton của cụm thiên hà. Tín dụng hình ảnh: ESA Bấm để phóng to
Đài quan sát tia X của ESA, XMM-Newton, lần đầu tiên cho phép các nhà khoa học nghiên cứu chi tiết về lịch sử hình thành của các cụm thiên hà, không chỉ với các vật thể được chọn tùy ý, mà với một mẫu đại diện hoàn chỉnh.
Biết làm thế nào những vật thể khổng lồ này hình thành là chìa khóa để hiểu về quá khứ và tương lai của Vũ trụ.
Các nhà khoa học hiện đang dựa trên bức tranh tiến hóa vũ trụ dựa trên mô hình hình thành cấu trúc nơi các cấu trúc nhỏ hình thành trước và sau đó tạo thành các vật thể thiên văn lớn hơn.
Các cụm thiên hà là những vật thể lớn nhất và được hình thành gần đây nhất trong Vũ trụ được biết đến và chúng có nhiều đặc tính khiến chúng trở thành vật lý thiên văn tuyệt vời?. Ví dụ, họ là nhân chứng quan trọng của quá trình hình thành cấu trúc và thăm dò quan trọng? để kiểm tra các mô hình vũ trụ.
Để thử nghiệm thành công các mô hình vũ trụ như vậy, chúng ta phải có hiểu biết quan sát tốt về cấu trúc động của các cụm thiên hà riêng lẻ từ các mẫu cụm đại diện.
Ví dụ, chúng ta cần biết có bao nhiêu cụm được phát triển tốt. Chúng ta cũng cần biết những cụm nào đã trải qua quá trình bồi tụ khối lượng hấp dẫn đáng kể gần đây và những cụm nào đang trong giai đoạn va chạm và sáp nhập. Ngoài ra, một phép đo khối lượng cụm chính xác, được thực hiện với cùng dữ liệu XMM-Newton, cũng là một điều kiện tiên quyết cần thiết cho các nghiên cứu vũ trụ định lượng.
Phần dễ thấy nhất của các cụm thiên hà, tức là các ngôi sao trong tất cả các thiên hà, chỉ chiếm một phần nhỏ trong tổng số những gì tạo nên cụm. Hầu hết các vật chất có thể quan sát được của cụm được tạo thành từ một khí nóng (10 - 100 triệu độ) bị giữ lại bởi lực hấp dẫn của cụm. Khí này hoàn toàn vô hình với mắt người, nhưng do nhiệt độ của nó, nó có thể nhìn thấy được nhờ phát xạ tia X của nó.
Đây là nơi XMM-Newton xuất hiện. Với khả năng thu thập photon chưa từng có và khả năng của quang phổ phân giải không gian, XMM-Newton đã cho phép các nhà khoa học thực hiện các nghiên cứu này một cách hiệu quả để không chỉ các vật thể đơn lẻ mà cả các mẫu đại diện có thể được nghiên cứu thường xuyên .
XMM-Newton tạo ra một sự kết hợp của các hình ảnh tia X (trong các dải năng lượng tia X khác nhau, có thể được coi là màu X-quang khác nhau?), Và thực hiện các phép đo phổ của các vùng khác nhau trong cụm.
Mặc dù độ sáng của hình ảnh cung cấp thông tin về mật độ khí trong cụm, màu sắc và quang phổ cung cấp một dấu hiệu cho thấy nhiệt độ khí bên trong của cụm. Từ sự phân bố nhiệt độ và mật độ, các thông số vật lý rất quan trọng của áp suất và? Entropy? cũng có thể được dẫn xuất. Entropy là thước đo lịch sử làm nóng và làm mát của hệ thống vật lý.
Ba hình ảnh kèm theo minh họa việc sử dụng phân phối entropy trong? Tia X quang? khí như một cách để xác định các quá trình vật lý khác nhau. Entropy có đặc tính duy nhất là giảm khi làm mát bức xạ, tăng do các quá trình gia nhiệt, nhưng không đổi với nén hoặc giãn nở trong bảo tồn năng lượng.
Cái sau đảm bảo rằng một bản ghi hóa thạch? của bất kỳ hệ thống sưởi hoặc làm mát nào được giữ ngay cả khi khí sau đó thay đổi áp suất đáng kể (dưới sự bảo tồn năng lượng).
Những ví dụ này được rút ra từ mẫu REFLEX-DXL, một mẫu hoàn chỉnh về mặt thống kê của một số cụm phát sáng tia X nhất được tìm thấy trong Khảo sát toàn bộ bầu trời của ROSAT. ROSAT là đài quan sát tia X được phát triển vào những năm 1990 trong sự hợp tác giữa Đức, Mỹ và Anh.
Các hình ảnh cung cấp chế độ xem phân phối entropy được mã hóa theo màu trong đó các giá trị tăng từ xanh dương, xanh lá cây, vàng sang đỏ và trắng.
Nguồn gốc: Cổng thông tin ESA
