2013.09.17. - Óriási gömbhalmaz-populációt azonosított a Hubble

Egy nemzetközi kutatócsoport a Hubble-űrtávcső felvételei alapján gömbhalmazok óriási, a becslés szerint mintegy 160 ezer tagot számláló populációját azonosította az Abell 1689 katalógusjelű galaxishalmazban.

A Hubble-űrteleszkóp felvételei alapján egy nemzetközi kutatócsoport az eddig ismert legnagyobb, a becslések szerint körülbelül 160 ezer tagot számláló gömbhalmaz-populációt azonosította az Abell 1689 katalógusjelű óriási galaxishalmaz sűrű magjában. Összehasonlításként érdemes megjegyezni, hogy a Tejútrendszer körüli ismert gömbhalmazok száma csak mintegy 150. A gömbhalmazok tanulmányozása elsőrendű fontosságú a galaxisok formálódását jelző nagyon korai intenzív csillagkeletkezés jobb megértése szempontjából. A Hubble-észlelések ezen kívül azonban azt is megerősítik, hogy a kompakt csillagcsoportosulások megbízható nyomjelzői az óriási galaxishalmazokban csapdába esett sötét anyag mennyiségének is.

Az akár több százezer objektumból álló gömbhalmazok az Univerzum legöregebb csillagait tartalmazzák, 95 százalékuk a 13,8 milliárd évvel ezelőtt bekövetkezett Ősrobbanás utáni 1-2 milliárd évben alakult ki. A John Blakeslee (NRC Herzberg Astrophysics Program, Dominion Astrophysical Observatory) által vezetett kutatócsoport a Hubble kivételes érzékenységét és "éleslátását" használta az Abell 1689 csillagfosszíliáinak azonosítására. A szuperhalmaz gömbhalmazainak becsült száma legalább kétszer akkora, mint a korábbi felmérésekben talált legnagyobb populáció egyedszáma. Az észlelés egyben egy másik rekordot is felállított: ekkora - 2,25 milliárd fényév - távolságban még nem tanulmányoztak gömbhalmazokat.

A Hubble-űrteleszkóp ACS műszerével készített felvételek alapján összeállított kép az Abell 1689 jelű óriási galaxishalmazról. A képen nagyon jól megfigyelhető a gravitációslencse-hatás: a nagy tömegű halmaz gravitációs tere lencseként képezi le a mögötte található térrész objektumait, így azok nem csak láthatóvá válnak, de fényesebbek is lesznek. A kék ívek a halmaz mögötti galaxisok leképezés által eltorzított képei. Ezek távolsága akár 13 milliárd fényév is lehet, szemben a leképező szuperhalmaz mindössze 2 milliárd fényév távolságával.
[NASA, ESA, HH Team (STScI/AURA), J. Blakeslee (NRC Herzberg Astrophysics Program, Dominion Astrophysical Obs.), H. Ford (JHU)]

A kutatócsoport megállapította, hogy az Abell 1689 galaxishalmazban egészen szoros kapcsolat van a gömbhalmazok és a sötét anyag között. Az eredményt közlő szakcikk vezető szerzője, Karla Alamo-Martinez (Center for Radio Astronomy and Astrophysics of the National Autonomous University of Mexico) szerint meghatározták, hogy a gömbhalmazok és a sötét anyag viszonya hogyan függ a galaxishalmaz centrumától mért távolságtól. Más szavakkal: ha ismerjük azt, hogy egy adott távolságon belül hány gömbhalmaz található, meg lehet mondani az abban a térrészben lévő sötét anyag mennyiségét. Bár ez utóbbi - amint az elnevezése is jelzi - láthatatlan, gravitációs hatása alapvető jelentőségű a nagy struktúrák, a galaxisok és azok halmazainak kialakulásában és évmilliárdos fejlődésében.

A Hubble-űrteleszkóppal végzett megfigyelések azt jelzik, hogy az Abell 1689 halmazban a gömbhalmazok többsége a galaxishalmaz centrumának közelében formálódott, ahol a sötét anyag koncentrációja is a legnagyobb. A központtól távolodva számuk egyre csökken, a sötét anyag szintén csökkenő mennyiségével párhuzamosan. Blakeslee magyarázata szerint a gömbhalmazok az Abell 1689 legelső csillagkeletkezési hullámának fosszíliái, munkájuk pedig azt mutatja, hogy ez a folyamat nagyon hatékony volt a galaxishalmaz sötét anyagban gazdag centrális vidékén. Az eredmény összhangban van más galaxishalmazok gömbhalmazaira vonatkozó vizsgálatok megállapításaival, de azokkal ellentétben a sötét anyagban sűrűbb régiókra is kiterjed.

Az Abell 1689 katalógusjelű galaxishalmaz centrumának közelében található tartomány (lásd az előző kép bekeretezett részét), amelyben Blakeslee és munkatársai a gömbhalmazok számbavételét elvégezték. A képrészleten több elliptikus és spirális galaxis is megfigyelhető, az apró pontok többsége azonban gömbhalmaz.
[J. Blakeslee (NRC Herzberg Astrophysics Program), H. Ford (JHU)]

Blakeslee és munkatársai a Hubble ACS (Advanced Camera for Surveys) műszerét használták, hogy az Abell 1689 szívébe hatoljanak, ahol mintegy 10 ezer gömbhalmaz fényét detektálták, amelyek közül a leghalványabbak 29 magnitúdósak voltak. Erre a számra alapozva a becslésük az, hogy mintegy 160 ezer gömbhalmaz lehet egy 2,4 millió fényév sugarú térrészen belül. Blakeslee szerint azonban a Hubble nem láthatja az összes gömbhalmazt, mivel ezek átlagos fényessége 31 magnitúdó körül lehet, ami már kívül esik az űrtávcső hatókörén. Elérhetők lesznek azonban a James Webb Űrteleszkóp számára, melyet a tervek szerint az évtized vége felé bocsátanak fel.

Blakeslee 10 évvel ezelőtt kezdte el a gömbhalmazok felmérését az Abell 1689 galaxishalmazban, miután az ACS a Hubble műszerarzenáljának részévé vált. A kutatás alapjául szolgáló felvételek 2002. június 12. és 21., illetve 2010. május 29. és július 8. között készültek. Az új kamerával kapott első, gravitációslencse-felvételek elemzése közben lett figyelmes a képeken szétszórt fényes pöttyökre, amelyekről aztán kiderült, hogy a népes gömbhalmaz-populáció legfényesebb tagjairól van szó.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astrophysical Journal c. folyóiratban jelent meg.

Forrás:

• STScI-2013-36