Gromada galaktyk

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania
Klasyfikacja gromad galaktyk
Gromada galaktyk Abell S0740
Gromada galaktyk Abell 520 (kolor niebieski – ciemna materia, kolor różowy – gorący gaz[1])

Gromada galaktyk – skupisko od kilkudziesięciu do kilku tysięcy galaktyk tworzących układ związany grawitacyjnie. Mniejsze ugrupowania nazywane są grupami. Galaktyki w gromadzie galaktyk poruszają się po skomplikowanych torach wokół środka masy gromady, zazwyczaj znajdującego się w pobliżu największych galaktyk w gromadzie. Prędkości galaktyk w małych grupach galaktyk są rzędu 200 km/s, ale rosną do prędkości rzędu 800 km/s w dużych gromadach galaktyk[2].

Gromady galaktyk nie zawsze mają dobrze określone „centrum” (jak układ planetarny czy galaktyka). W gromadach galaktyk występuje też stosunkowo gęsty i gorący ośrodek międzygalaktyczny. Obserwacje rentgenowskie wykazały, że w dużych i jasnych gromadach galaktyk temperatura tego gazu osiąga wartości od 107 do 108 K. Promieniowanie rentgenowskie emitowane przez ten gaz ma charakter termicznego promieniowania hamowania. Masa gazu w gromadzie galaktyk jest porównywalna z masą zawartą w samych galaktykach, ale łączna masa galaktyk i gazu pomiędzy nimi nie wystarcza, aby grawitacyjnie związać gromadę. Niezbędna jest obecność ciemnej materii o masie kilkukrotnie przewyższającej masę galaktyk i gazu, aby zapewnić dostatecznie silne pole grawitacyjne, które uniemożliwia ucieczkę galaktyk i gorącego gazu z gromady. W szczególności, pod koniec sierpnia 2006 zespół astronomów ze Steward Observatory w Tucson przy University of Arizona[3] potwierdził obserwacyjnie istnienie ciemnej materii w gromadzie galaktyk Pocisk.

Rozmiary[edytuj | edytuj kod]

Gromady galaktyk mają rozmiary od jednego do dziesięciu milionów lat świetlnych i masy rzędu 1014 do 1015  mas Słońca. Powstały one z pierwotnych zaburzeń gęstości materii o wysokiej amplitudzie[4], zaś rozkład mas hierarchicznie formujących się gromad można opisać matematycznie używając formalizmu Pressa-Schechtera[5]. Podczas grawitacyjnego kolapsu takiego zaburzenia, główną rolę w jego dynamice odgrywała ciemna materia obecna w gromadzie. Wypełniający gromadę gaz uległ wówczas podgrzaniu do wysokiej temperatury wskutek kompresji adiabatycznej oraz przejścia fal uderzeniowych powstających w przepływie naddźwiękowym. W związku z tym jasność rentgenowska stanowi dobry miernik potencjału grawitacyjnego danej gromady.

Obserwacje gromad[edytuj | edytuj kod]

Odkrycie wielu gromad było możliwe dzięki obserwacjom przeprowadzonym przez satelity takie jak ROSAT, ASCA i BeppoSAX, zaś duża jasność gromad w zakresie rentgenowskim, rzędu 1043 do 1045  erg/s pozwala na ich detekcję nawet przy dużych odległościach kosmologicznych. Gromady obserwuje się również w zakresie optycznym i w podczerwieni, obrazując galaktyki należące do gromady i wyznaczając ich przesunięcie ku czerwieni. Gromady odkrywa się ponadto badając zaburzenia w rozkładzie mikrofalowego promieniowania tła wskutek jego rozproszenia w gorącym gazie (efekt Suniajewa-Zeldowicza). Jest to metoda pozwalająca oszacować masę gromady, niezależna od przesunięcia ku czerwieni.

Świecący w zakresie rentgenowskim gaz w gromadzie galaktyk powinien szybko się chłodzić wskutek emisji promieniowania. Ponieważ gęstość w gromadzie rośnie w kierunku jej centrum, to tam produkuje się najwięcej promieniowania i gaz chłodzi się najszybciej. Spadek ciśnienia tego gazu powoduje z kolei napływ materii z zewnętrznych obszarów gromady (ang. 'cooling flow'). Taki mechanizm powinien teoretycznie spowodować wychłodzenie gromady w skali czasowej miliona lat[6]. Obserwacje o wysokiej rozdzielczości, przeprowadzone przez teleskop XMM-Newton, nie wykazały jednak obecności linii emisyjnych, które powinny być charakterystyczne dla gazu o temperaturze poniżej 3 keV[7]. Wśród proponowanych wyjaśnień, co może być źródłem dodatkowego grzania gazu w gromadach galaktyk, proponuje się przede wszystkim aktywne jądra galaktyk, promieniowanie kosmiczne, a także eksplozje supernowych.

Najbliższą nam gromadą galaktyk jest gromada w Pannie w gwiazdozbiorze Panny (inaczej zwana Virgo, od łacińskiej nazwy tego gwiazdozbioru). Odległa jest o około 48 milionów lat świetlnych.

Odległa gromada COSMOS-AzTEC3, odkryta dzięki obserwacjom kosmicznych teleskopów Spitzer, Chandra i Hubble, jest położona 12,6 miliardów lat świetlnych od Ziemi.

Odkryta przez należący do ESO Very Large Telescope w Chile gromada CL J1449+0856 ma przesunięcie ku czerwieni z = 2,07, co oznacza, że widzimy ją tak jak wyglądała 3 miliardy lat po Wielkim Wybuchu[8].

Oprócz gromad, galaktyki tworzą także jeszcze większe struktury, zwane supergromadami galaktyk.

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy

  1. Govert Schilling, Ciemne sprawki, w: Świat Nauki nr 1 (197) styczeń 2008, s. 12-13.
  2. M.R. Becker i in., 2007, ApJ, 669, 905
  3. D. Clowe i in., 2006, ApJ, 648, L109
  4. Peebels, P.J.E., 1993, Physical Cosmology, Princeton University Press
  5. Press W.H., Schechter P., 1974, Astrophysical Journal, 187, 425
  6. Fabian A.C., 1994, Annual Reviews of Astronomy and Astrophysics, 32, 277
  7. Rosati i in., 2002, Annual Reviews of Astronomy and Astrophysics, 40, 539
  8. The Most Distant Mature Galaxy Cluster