Нарезка из скопления Персея

Сузаку показывает самую четкую картину скопления Персея

НАСА, 03.24.11

Рентгеновские наблюдения обсерватории Сузаку дали четкое определение размера, массы и химического состава этого близкого к нам скопления галактик. Исследование также дает первое прямое доказательство наличия плотных облаков разогретого до миллиона градусов газа во внешних пределах скопления.

Сузаку занималась изучением слабого рентгеновского излучения горячего газа сквозь разрежения в скоплении галактик в Персее. Изображение показывает излучение с энергиями между 700 и 7,000 электрон-вольт. Снимок получен комбинированием экспозиций, сделанных в течение 3х дней в двух условных цветах. На врезках чем ближе цвет находится к синему концу условного спектра, тем менее интенсивному рентгеновскому излучению он соответствует. Круг очерчивает область в 11.6 млн световых лет в поперечнике, и отмечает т.н. вириальный радиус, где в скопление попадает холодный газ. Красные круги показывают рентгеновские источники вне кластера. На врезке - снимок яркой центральной области по данным рентгеновской обсерватории Чандра.

(Credits: NASA/ISAS/DSS/A. Simionescu et al.; inset: NASA/CXC/A. Fabian et al.)

Обсерватория Сузаку спонсируется Японским Космическим Агентством с участием НАСА и мирового научного сообщества.

Размеры типичных скоплений галактик - миллионы световых лет, и большинство их материи (нормальной материи) находится в виде горячего газа, излучающего рентгеновские лучи, который наполняет пространство между галактиками.

"Нормальная материя в скоплениях галактик является ключевым элементом для использования этих объектов в изучении эволюции Вселенной," объясняет Адам Мантц (Adam Mantz), соавтор исследования из Центра Управления Полетом Годдард в Гринбелте.

Скопления используются для независимых проверок космологических величин, полученных другими способами - такими, как исследования галактик, взрывающихся звезд и реликтового излучения. И эти значения не совпадают между собой.

Спутник WMAP исследовал реликтовое излучение и установил, что барионы - так физики называют нормальную материю - составляют всего лишь 4.6 процента Вселенной. Наблюдения показали, что скопления галактик содержат еще меньше барионов.

Снимки Сузаку дали возможность астрономам впервые разрешить это несоответствие.

Идеальная цель для этого исследования - скопление галактик в Персее, которое находится в одноименном созвездии на расстоянии в 250 млн световых лет. Это - самое яркое и близкое к нам скопление, для которого Сузаку пробовал составить карту газа.

"До Сузаку, наше знание свойств газа было ограничено внутренними частями скоплений, где находится самое яркое излучение, но это оставляло большие части совершенно неисследованными," говорит Аврора Симионеску (Aurora Simionescu), руководитель исследования из Института Астрофизики Частиц в Стенфорде.

Этот снимок космического телескопа Хаббл показывает NGC 1275 - галактику, расположенную в центре скопления Персея. Красные волокна - это холодный газ, удерживаемый магнитным полем.

(Credit: NASA/ESA/Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration)

В конце 2009го рентгеновские телескопы Сузаку периодически возвращались к наблюдениям областей к востоку и северо-западу от центра. Каждый комплект снимков был 2 градуса в поперечнике - или 4 полные луны на небе, что соответствовало 9 млн световых лет на расстоянии скопления. Наблюдая скопление в течение трех дней, спутник сделал снимки распределения рентгеновских лучей с энергиями в тысячи раз большими, чем лучи в визуальном диапазоне.

Используя эти данные, исследователи измерили плотность и температуру тусклого рентгеновского газа, которые дадут им много важной информации. Одним из таких свойств является вириальный радиус, который в общем случае отмечает границу скопления. Базируясь на этих измерениях, можно утверждать, что диаметр скопления в 11.6 млн световых лет и оно содержит более 660 триллионов масс солнца - примерно в тысячу раз больше, чем масса Млечного Пути.

Исследователи также определили отношение массы газа скопления к его общей массе, включающей также темную материю -- загадочное вещество, которое, согласно исследованиям WMAP, составляет 23 процента всей массы Вселенной. Благодаря своей громадной массе, скопления галактик должны представлять собой хороший образец космической материи, с отношением обычной и темной материи аналогичном результатам WMAP. А внешние части скопления Персей содержали слишком много барионов, что опровергало предыдущие исследования, но противоречило данным WMAP.

Чтобы решить эту задачу, исследователям надо было увидеть распределение горячего газа скопления. В центральных областях, газ периодически взбивается и сглаживается пролетающими мимо галактиками. Однако компьютерные модели показывают, что свежие порции падающего внутрь газа на границе скопления принимают форму неправильных комьев.

И если не принимать во внимание образование комьев, плотность газа получается выше, чем ожидалось. И это приводит к очевидному противоречию с долей нормальной материи во Вселенной по результатам исследования реликтового излучения.

"Распределение этих комьев и тот факт, что они не исчезают моментально, сразу после их попадания в скопление - важный ключ к пониманию физических процессов, происходящих в этих, ранее неисследованных областях," говорит Стив Аллен (Steve Allen), главный исследователь Сузаку.

Центр Годдард построил рентгеновские телескопы Сузаку и создал программное обеспечение по обработке данных. Этот центр продолжает поддерживать американских астрономов, использующих космический аппарат.

Сузаку ( по-японски - "красная птица юга") - пятый японский аппарат для астрономических наблюдений в рентгеновском диапазоне, запущен 10 июля 2005 года. Обсерватория построена в Институте Аэронавтики и Космических Исследований JAXA в сотрудничестве с НАСА и другими организациями.

Еще про скопление Персея -
- наблюдения Чандры
- Пульс 2. Черные Дыры