Imagen XMM-Newton del cúmulo de galaxias. Crédito de la imagen: ESA Haga Click para agrandar
El observatorio de rayos X de la ESA, XMM-Newton, ha permitido por primera vez a los científicos estudiar en detalle la historia de la formación de cúmulos de galaxias, no solo con objetos seleccionados arbitrariamente, sino con una muestra representativa completa de cúmulos.
Saber cómo se formaron estos objetos masivos es clave para comprender el pasado y el futuro del Universo.
Actualmente, los científicos basan su imagen bien fundada de la evolución cósmica en un modelo de formación de estructuras donde las estructuras pequeñas se forman primero y luego forman objetos astronómicos más grandes.
Los cúmulos de galaxias son los objetos más grandes y más recientemente formados en el Universo conocido, y tienen muchas propiedades que los hacen grandes "laboratorios" astrofísicos. Por ejemplo, son testigos importantes del proceso de formación de estructuras e importantes? Sondas? para probar modelos cosmológicos.
Para probar con éxito tales modelos cosmológicos, debemos tener una buena comprensión observacional de la estructura dinámica de los cúmulos de galaxias individuales a partir de muestras de cúmulos representativos.
Por ejemplo, necesitamos saber cuántos clústeres están bien desarrollados. También necesitamos saber qué grupos han experimentado una acumulación de masa gravitacional sustancial reciente y qué grupos están en una etapa de colisión y fusión. Además, una medición precisa de la masa del grupo, realizada con los mismos datos XMM-Newton, también es un requisito previo necesario para los estudios cosmológicos cuantitativos.
La parte más fácilmente visible de los cúmulos de galaxias, es decir, las estrellas en todas las galaxias, constituyen solo una pequeña fracción del total de lo que constituye el cúmulo. La mayor parte de la materia observable del grupo está compuesta de un gas caliente (10-100 millones de grados) atrapado por la fuerza potencial gravitacional del grupo. Este gas es completamente invisible para los ojos humanos, pero debido a su temperatura, es visible por su emisión de rayos X.
Aquí es donde entra en juego XMM-Newton. Con su poder de captura de fotones sin precedentes y la capacidad de espectroscopía resuelta espacialmente, XMM-Newton ha permitido a los científicos realizar estos estudios de manera tan efectiva que no solo objetos individuales, sino también muestras representativas enteras se pueden estudiar de forma rutinaria .
XMM-Newton produce una combinación de imágenes de rayos X (en diferentes bandas de energía de rayos X, que pueden considerarse como diferentes colores de rayos X), y realiza mediciones espectroscópicas de diferentes regiones en el grupo.
Mientras que el brillo de la imagen proporciona información sobre la densidad del gas en el grupo, los colores y los espectros proporcionan una indicación de la temperatura interna del gas del grupo. A partir de la distribución de temperatura y densidad, los parámetros físicamente muy importantes de presión y? Entropía? También se puede derivar. La entropía es una medida del historial de calentamiento y enfriamiento de un sistema físico.
Las tres imágenes que acompañan ilustran el uso de la distribución de entropía en el? Luminosa de rayos X? gas como una forma de identificar varios procesos físicos. La entropía tiene la propiedad única de disminuir con el enfriamiento radiativo, aumentando debido a los procesos de calentamiento, pero permaneciendo constante con la compresión o expansión bajo conservación de energía.
Este último asegura que un? Registro fósil? de cualquier calentamiento o enfriamiento se mantiene incluso si el gas cambia posteriormente su presión adiabáticamente (bajo conservación de energía).
Estos ejemplos se extraen de la muestra REFLEX-DXL, una muestra estadísticamente completa de algunos de los grupos luminosos de rayos X más encontrados en el ROSAT All-Sky Survey. ROSAT fue un observatorio de rayos X desarrollado en la década de 1990 en cooperación entre Alemania, Estados Unidos y el Reino Unido.
Las imágenes proporcionan vistas de la distribución de entropía codificada en color donde los valores aumentan de azul, verde, amarillo a rojo y blanco.
Fuente original: Portal de la ESA
