Χαρτογραφώντας ένα από τα πιο μακρινά γαλαξιακά σμήνη. New mass map of a distant galaxy cluster is the most precise yet

Πρόκειται για το σμήνος MCS J0416.1-2403 το οποίο έχει μάζα 160 τρισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου και καταλαμβάνει μία περιοχή με διάμετρο 650.000 ετών φωτός. This image from the NASA/ESA Hubble Space Telescope shows the galaxy cluster MCS J0416.1–2403. This is one of six being studied by the Hubble Frontier Fields programme. This programme seeks to analyse the mass distribution in these huge clusters and to use the gravitational lensing effect of these clusters, to peer even deeper into the distant Universe. A team of researchers used almost 200 images of distant galaxies, whose light has been bent and magnified by this huge cluster, combined with the depth of Hubble data to measure the total mass of this cluster more precisely than ever before. Credit: ESA/Hubble, NASA, HST Frontier Fields. Acknowledgement: Mathilde Jauzac (Durham University, UK and Astrophysics & Cosmology Research Unit, South Africa) and Jean-Paul Kneib (École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Switzerland)

Μία ομάδα αστρονόμων με τη βοήθεια του διαστημικού τηλεσκοπίου Χαμπλ χαρτογράφησε την κατανομή της μάζας ενός μακρινού γαλαξιακού σμήνους με τη μεγαλύτερη ακρίβεια που έχει επιτευχθεί ποτέ μέχρι σήμερα.

Πρόκειται για το σμήνος MACS J0416.1-2403 το οποίο έχει μάζα 160 τρισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου και καταλαμβάνει μία περιοχή με διάμετρο 650.000 ετών φωτός.

Το Χαμπλ μελέτησε το συγκεκριμένο αντικείμενο στο πλαίσια του προγράμματος Frontier Fields του οποίου ο βασικός στόχος είναι οι μελέτη έξι γαλαξιακών σμηνών που βρίσκονται στις παρυφές του ορατού Σύμπαντος, οι οποίοι εξέπεμψαν το φως που λαμβάνουμε την εποχή της δημιουργίας των πρώτων γαλαξιών.

This image shows the galaxy MCS J0416.1–2403, one of six clusters targeted by the Hubble Frontier Fields programme. The varying intensity of blue haze in this image is a mass map created by using new Hubble observations combined with the magnifying power of a process known as gravitational lensing. Strong lensing gives a much more precise indication of the mass at the cluster’s core whilst weak lensing provides valuable information about the mass surrounding the cluster core. Credit: ESA/Hubble, NASA, HST Frontier Fields. Acknowledgement: Mathilde Jauzac (Durham University, UK and Astrophysics & Cosmology Research Unit, South Africa) and Jean-Paul Kneib (École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Switzerland)

Για τη λεπτομερή μέτρηση της μάζας τόσο μακρινών αντικειμένων οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν τις δυνατότητες των ισχυρότερων υφιστάμενων τηλεσκοπίων σε συνδυασμό με μια βοήθεια από τη φύση που ονομάζεται φαινόμενο του βαρυτικού φακού.

Το φαινόμενο αυτό περιγράφει πώς μία μεγάλη μάζα μπορεί να παραμορφώσει τις ακτίνες φωτός που περνούν γύρω της, συγκεντρώνοντάς τες προς μία κατεύθυνση όπως και ένας μεγεθυντικός φακός μπορεί να συγκεντρώσει τις ακτίνες του Ήλιου.

Με τον τρόπο αυτό, μεγάλοι γαλαξίες ή και γαλαξιακά σμήνη κατά μήκος μίας διαδρομής μπορούν να λειτουργήσουν ως φυσικοί ενισχυτές του αμυδρού σήματος που εκπέμπουν ορισμένα από τα πιο μακρινά αντικείμενα στο Σύμπαν.

Μέσω των βαρυτικών φακών οι επιστήμονες κατόρθωσαν να παρατηρήσουν 51 νέους γαλαξίες εντός του σμήνους MACS J0416.1-2403 ανεβάζοντας το συνολικό αριθμό των γαλαξιών στους 68.

Το σμήνος γαλαξιών MACS J0416.1–2403 (arxiv.org).

Ο αριθμός αυτός επέτρεψε στους ερευνητές να υπολογίσουν την κατανομή της ορατής και της σκοτεινής ύλης στο σμήνος και να παράξουν ένα λεπτομερή χάρτη της μάζας του με τη διπλάσια ακρίβεια από αυτή που είχαν επιτύχει άλλα υπάρχοντα μοντέλα.

Η ομάδα θα συνεχίσει να μελετάει το σμήνος κάνοντας χρήση των οργάνων του Χαμπλ προσπαθώντας να εντοπίσει μικρότερες δομές στα περίχωρά του.

Σύντομα θα προχωρήσουν και παρατηρήσεις σε άλλα μήκη κύματος, όπως τη διερεύνηση των εκπομπών ακτινών Χ από τα θερμά αέρια της περιοχής, οι οποίες θα τους βοηθήσουν στην περαιτέρω βελτίωση των μοντέλων τους και στην κατανόηση της ιστορίας και της εξέλιξης του συγκεκριμένου γαλαξιακού σμήνους.

Τα αποτελέσματα θα δημοσιευθούν στο επιστημονικό περιοδικό Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.