Gromady galaktyk MACS J0416.1-2403 oraz MACS J0717.5+3745. Obrazy złożono z danych z kilku zakresów promieniowania: rentgenowskiego (kolor niebieski), widzialnego (czerwony, zielony i niebieski), radiowego (różowy). Źródło: NASA, ESA, CXC, NRAO/AUI/NSF, STScI, R. van Weeren (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), G. Ogrean (Stanford University).Naukowcy korzystający z kilku teleskopów pracujących na różnych długościach fali elektromagnetycznej połączyli siły swoich instrumentów, aby dokładnie zbadać gromady galaktyk – jedne z największych struktur we Wszechświecie.
Gromady galaktyk to zbiorowiska setek lub tysięcy galaktyk, otoczone olbrzymimi ilościami gorącego gazu i związane z masywnymi skupiskami ciemnej materii. Badając gromady galaktyk można poznać historię Wszechświata, jego ewolucję i próbować przewidzieć dalsze losy kosmosu w skali ogólnej.
Aby lepiej poznać gromady galaktyk, naukowcy postanowili połączyć siły kilku teleskopów zbierających promieniowanie o bardzo różnych długościach fali. Wykonano długotrwałe obserwacje kilku gromad w ramach projektu o nazwie „Frontier Fields”. Użyte teleskopy to Obserwatorium Rentgenowskie Chandra, działające w zakresie fal rentgenowskich, Kosmiczny Teleskop Hubble'a (zakres widzialny), Karl G. Jansky Very Large Array (fale radiowe) oraz Giant Metrewave Radio Telescope (fale radiowe).
Zaprezentowano zdjęcia dwóch zbadanych w ten sposób gromad: MACS J0416.1-2403 (w skrócie MACS J0416) oraz MACS J0717.5+3745 (w skrócie MACS J0717). Pierwsza z nich znajduje się w odległości około 4,3 miliarda lat świetlnych od nas, a druga jest położona dalej, około 5,4 miliarda lat świetlnych od Ziemi. Ich własności opisano w dwóch osobnych publikacjach, które ukazały się w czasopiśmie „Astrophysical Journal” w październiku 2015 r. i w lutym 2016 r.
Dane z zakresu rentgenowskiego pokazują gaz o temperaturach milionów stopni, dane optyczne pozwalają z kolei zobaczyć galaktyki wchodzące w skład gromad, a także te leżące poza gromadami (z których część ma obrazy zniekształcone na skutek soczewkowania grawitacyjnego spowodowanego przez gromadę). Fale radiowe pozwalają naukowcom dodatkowo śledzić fale uderzeniowe i turbulencje.
W przypadku obiektu MACS J0416 otwartą kwestią pozostawało pytanie, czy obserwujemy zaczynające się zderzenie gromad, czy może jego końcówkę. Do tej pory nie dało się rozróżnić tych dwóch przypadków, ale połączone dane z kilku teleskopów pozwalają na odpowiedź.
W MACS J0416 ciemna materia oraz gorący gaz układają się zgodnie ze sobą, co sugeruje, że dostrzegliśmy sytuację przed zderzeniem. Gdyby to był obraz po zderzeniu, to ciemna materia i gaz powinny się od siebie oddzielić (co można zobaczyć na przykładzie bardziej znanej Gromady Pocisk). Dodatkowo w gromadzie po lewej stronie zdjęcia na odpowiednio przetworzonym obrazie widać zwarte jądro gorącego gazu oraz pustą przestrzeń (dziurę) w gazie emitującym promieniowanie X. To również sugeruje etap przed zderzeniem, bowiem po kolizji struktury te byłyby zaburzone. Kolejnym argumentem na sytuację przed zderzeniem jest brak wyraźnych struktur na obrazach radiowych.
W gromadzie po prawej stronie zdjęcia dostrzeżono wyraźne zmiany w gęstości na południowym brzegu gromady. Najprawdopodobniej jest to efekt zderzenia pomiędzy tą gromadą a mniej masywną strukturą położoną jeszcze dalej na dole po prawej.
Na obrazach drugiej z gromad, MACS J0717, uwagę przyciągają źródła poddane soczewkowaniu grawitacyjnemu. Okazuje się, że w mamy do czynienia z gromadą z największa liczbą źródeł radiowych soczewkowanych grawitacyjnie. Dwa z tych źródeł radiowych są widoczne także na obrazach rentgenowskich. Wszystkie soczewkowane radioźródła na zdjęciu znajdują w odległościach od 7,8 do 10,4 miliarda lat świetlnych. Gdyby nie soczewkowanie grawitacyjne, które zadziałało jak szkło powiększające, nie dostrzeglibyśmy tych obiektów.
Duże łuki emisji radiowych na zdjęciu MACS J0717 decydowanie różnią się od tych z MACS J0416. Jest tak, ponieważ w przypadku MACS J0717 występują fale uderzeniowe od kilku kolizji – zderzają się tutaj aż cztery gromady galaktyk.
Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl
