Immagine XMM-Newton dell'ammasso di galassie. Credito immagine: ESA Clicca per ingrandire
L'osservatorio a raggi X dell'ESA, XMM-Newton, ha permesso per la prima volta agli scienziati di studiare in dettaglio la storia della formazione degli ammassi di galassie, non solo con singoli oggetti selezionati arbitrariamente, ma con un campione rappresentativo completo di ammassi.
Sapere come si formano questi enormi oggetti è la chiave per comprendere il passato e il futuro dell'Universo.
Gli scienziati attualmente basano il loro quadro ben fondato sull'evoluzione cosmica su un modello di formazione di strutture in cui prima si formano piccole strutture e queste poi compongono oggetti astronomici più grandi.
I cluster di galassie sono gli oggetti più grandi e formati di recente nell'universo conosciuto e hanno molte proprietà che li rendono ottimi "laboratori" astrofisici. Ad esempio, sono testimoni importanti del processo di formazione della struttura e importanti? Sonde? per testare modelli cosmologici.
Per testare con successo tali modelli cosmologici, dobbiamo avere una buona comprensione osservativa della struttura dinamica dei singoli ammassi di galassie da campioni rappresentativi di ammassi.
Ad esempio, dobbiamo sapere quanti cluster sono ben evoluti. Dobbiamo anche sapere quali cluster hanno subito un sostanziale accrescimento gravitazionale di massa e quali sono in fase di collisione e fusione. Inoltre, una misurazione precisa della massa del cluster, eseguita con gli stessi dati XMM-Newton, è anche un prerequisito necessario per studi cosmologici quantitativi.
La parte più facilmente visibile degli ammassi di galassie, ovvero le stelle in tutte le galassie, costituisce solo una piccola frazione del totale di ciò che costituisce il cluster. La maggior parte della materia osservabile del cluster è composta da un gas caldo (10-100 milioni di gradi) intrappolato dalla forza potenziale gravitazionale del cluster. Questo gas è completamente invisibile agli occhi umani, ma a causa della sua temperatura, è visibile dalla sua emissione di raggi X.
È qui che entra in gioco XMM-Newton. Con il suo potere di raccolta di fotoni senza precedenti e la capacità di spettroscopia spazialmente risolta, XMM-Newton ha permesso agli scienziati di eseguire questi studi in modo così efficace che non solo singoli oggetti, ma anche campioni rappresentativi interi possono essere studiati di routine .
XMM-Newton produce una combinazione di immagini a raggi X (in diverse bande di energia a raggi X, che possono essere pensate come diversi colori a raggi X?), E effettua misurazioni spettroscopiche di diverse regioni del cluster.
Mentre la luminosità dell'immagine fornisce informazioni sulla densità del gas nel cluster, i colori e gli spettri forniscono un'indicazione della temperatura interna del gas del cluster. Dalla distribuzione della temperatura e della densità, i parametri fisicamente molto importanti di pressione ed? Entropia? può anche essere derivato. L'entropia è una misura della storia del riscaldamento e del raffreddamento di un sistema fisico.
Le tre immagini di accompagnamento illustrano l'uso della distribuzione dell'entropia nei "raggi X luminosi"? gas come mezzo per identificare vari processi fisici. L'entropia ha la proprietà unica di diminuire con il raffreddamento radiativo, aumentando a causa dei processi di riscaldamento, ma rimanendo costante con la compressione o l'espansione sotto il risparmio energetico.
Quest'ultimo assicura che un "reperto fossile"? di qualsiasi riscaldamento o raffreddamento viene mantenuto anche se il gas successivamente modifica la sua pressione in modo adiabatico (sotto il risparmio energetico).
Questi esempi sono tratti dal campione REFLEX-DXL, un campione statisticamente completo di alcuni dei più luminosi gruppi di raggi X trovati nel ROSAT All-Sky Survey. ROSAT era un osservatorio a raggi X sviluppato negli anni '90 in collaborazione tra Germania, Stati Uniti e Regno Unito.
Le immagini offrono una visione della distribuzione dell'entropia codificata a colori in cui i valori aumentano da blu, verde, giallo a rosso e bianco.
Fonte originale: ESA Portal
