eso1548fi — Tutkimustiedote

XXL jahtaa galaksijoukkoja

ESO:n teleskooppien havainnot tarjoavat ratkaisevan kolmannen ulottuvuuden maailmankaikkeuden pimeää puolta luodattaessa

15. joulukuuta 2015

ESO:n teleskoopit ovat lahjoittaneet kansainväliselle tähtitieteilijäryhmälle kolmannen ulottuvuuden jättikokoisessa galaksijoukkojen, maailmankaikkeuden suurimpien painovoiman koossa pitämien rakenteiden jahdissa. VLT- ja NTT-teleskooppien havainnot täydentävät maailman muilta observatorioilta ja avaruusteleskoopeilta tullutta aineistoa osana XXL-kartoitusta, joka on yksi kaikkien aikojen suurimpia galaksijoukkoetsintöjä.

Galaksijoukot ovat galaksien massiivisia kokoontumisia, joissa on suunnattomia määriä kuumaa kaasua. Lämpötilat ovat niin korkeita, että kaasussa syntyy röntgensäteilyä. Nämä rakenteet ovat tähtitieteilijöille hyödyllisiä, sillä maailmankaikkeuden kuuluisien outojen rakenneosasten, pimeän aineen ja pimeän energian, ajatellaan osallistuvan niiden koostamiseen. Tutkimalla galaksijoukkojen ominaisuuksia maailmankaikkeuden historian eri vaiheissa, voidaan niistä saada vihjeitä maailmankaikkeuden huonosti tunnetusta pimeästä puolesta.

Yli sadasta eri puolilla maailmaa toimivasta tähtitieteilijästä koostuva tutkimusryhmä aloitti kosmisten jättiläisten etsinnän vuonna 2011. Vaikka niiden sijainnin paljastava suurienergiainen röntgensäteily absorboituu Maan ilmakehään, voidaan se havaita avaruudessa toimivilla röntgenobservatorioilla. He yhdistivät siten ESA:n XMM-Newton -kartoituksen, joka on suurin tälle kiertoradalla olevalle teleskoopille milloinkaan myönnetty havaintoaikaosuus, ESO:n ja muiden observatorioiden havaintoihin. Tuloksena on valtava ja kasvava kokoelma havaintoaineistoa kautta koko sähkömagneettisen spektrin [1]. Sitä kutsutaan yhteisesti nimellä XXL-kartoitus.

"XXL-kartoituksen päätavoite on tarjota tarkasti määritetty noin 500 galaksijoukon aineisto, joka ulottuu etäisyyksille, jotka vastaavat puolta maailmankaikkeuden nykyisestä iästä," selittää XXL:n vastaava tutkija Marguerite Pierre (CEA, Saclay, Ranska).

XMM-Newton -teleskooppi havaitsi kahta taivaan aluetta — kumpikin sata kertaa täydenkuun kokoinen — yrittäessään havaita valtavaa määrää aiemin tuntemattomia galaksijoukkoja. XXL-kartoitusryhmä on nyt julkaissut tuloksensa sarjassa tutkimusjulkaisuja, joissa esitellään sata kirkkainta löydettyä galaksijoukkoa [2].

NTT-teleskooppiin (New Technology Telescope) asennetun EFOSC2-havaintolaitteen sekä ESO:n VLT-teleskooppiin (Very Large Telescope) kiinnitetyn FORS-havaintolaitteen tuottamia havaintoja käytettiin analysoitaessa huolellisesti näiden galaksijoukkojen galakseista tulevaa valoa. Tämän ansiosta tutkimusryhmä kykeni ratkaisevasti mittaamaan tarkkoja etäisyyksiä galaksijoukkoihin ja siten määrittämään pimeän aineen ja pimeän energian tarkkojen mittausten vaatiman kolmiulotteisen kuvan kosmoksesta [3].

XXL-kartoituksen odotetaan tuottavan monia jännittäviä ja odottamattomia tuloksia. Vasta kun viidesosa lopullisesta aineistosta on kasassa, joitakin yllättäviä ja tärkeitä löydöksiä on jo tullut esiin.

Yksi tutkimusjulkaisu raportoi viiden uuden superjoukon — galaksijoukkojen muodostaman joukon — löytymisen jo tunnettujen, kuten omamme, Laniakea-superjoukon, jatkoksi.

Toinen raportoi yhden tietyn, epävirallisesti nimellä XLSSC-116 tunnetun, yli kuuden miljardin valovuoden etäisyydellä sijaitsevan galaksijoukon jatkotutkimuksia [4]. Epätavallisen kirkasta diffuusia valoa havaittiin tästä galaksijoukosta käyttäen VLT:n MUSE-havaintolaitetta.

"Tämä on ensimmäinen kerta, kun me kykenimme tutkimaan yksityiskohtaisesti diffuusia valoa kaukana sijaitsevassa galaksijoukossa, mikä osoittaa MUSE:n tehokkuuden tällaisissa arvokkaissa tutkimuksissa," selittää yksi julkaisun kirjoittajista, Christoph Adami (Laboratoire d'Astrophysique, Marseille, Ranska).

Tutkimusryhmä on myös käyttänyt havaintoaineistoa vahvistaakseen olettamuksen, että muinoin galaksijoukot olivat nykyään havaitsemiemme joukkojen pienennettyjä versioita. Tämä on tärkeä havainto teoreettiselle ymmärtämyksellemme galaksijoukkojen kehittymisestä kautta maailmankaikkeuden olemassaoloajan.

Galaksijoukkojen yksinkertainen laskenta XXL-aineistosta on myös vahvistanut aiemman oudon tuloksen: etäisiä galaksijoukkoja on vähemmän kuin olettaisimme ESA:n Planck-teleskoopin mittaamiin kosmologisiin parametreihin perustuvista ennustuksista. Tämän ristiriidan syytä ei tunneta, mutta tutkimusryhmä toivoo selvittävänsä tämän kosmologisen omituisuuden täydellä galaksijoukkojen valikoimalla vuonna 2017.

Nämä neljä tärkeää tulosta ovat vasta esimakua tulevalle tässä maailmankaikkeuden massiivisimpiin kuuluvien kohteiden suuressa kartoituksessa.

Lisähuomiot

[1] XXL-kartoitus on yhdistänyt arkistomateriaalia ja uusia havaintoja galaksijoukoista aallonpituusalueella, joka ulottuu arvojen 1 × 10—4 μm (XMM-satelliitilla havaittu röntgensäteily) ja reilu metri (GMRT-teleskoopilla (Giant Metrewave Radio Telescope) havaittu alimillimetriaallonpituusalue) välille.

[2] Kolmessatoista tutkimusjulkaisussa raportoidut galaksijoukot löytyvät punasiirtymäalueelta arvojen z = 0.05 ja z = 1.05 välillä, mikä vastaa maailmankaikkeuden ikää vastaavasti suunnilleen 13 ja 5.7 miljardin vuoden välillä.

[3] Galaksijoukkojen luotaaminen vaati niiden tarkkojen etäisyyksien tuntemista. Siinä missä summittaisia etäisyyksiä — fotometrisiä punasiirtymiä — voidaan mitata analysoimalla niiden värejä eri aallonpituuksilla, vaadittiin tässä tarkemmat spektroskooppiset punasiirtymät. Spektroskooppisia punasiirtymiä haettiin myös arkistomateriaalista, osana VIPERS-kartoitusta (VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey), VVDS-kartoitusta (VIMOS-VLT Deep Survey) ja GAMA-kartoitusta.

[4] Tämän galaksijoukon punasiirtymäksi mitattiin z = 0.543.

Lisätietoa

Kuvaus kartoituksesta sekä joitakin varhaisia tutkimustuloksia on esitelty sarjassa tutkimusjulkaisuja, jotka ilmestyvät julkaisusarjassa Astronomy & Astrophysics 15. joulukuuta 2015.

Koko lista XXL-tutkimusryhmän jäsenistä löytyy täältä.

XXL on ohjelmaan XMM Very Large Programme perustuva kansainvälinen projekti, joka kartoittaa kahdesta 25 neliöasteen ekstragalaktisesta kentästä pistelähteitä 0.5—2 kiloelektronivoltin vyöhykkeen alueelta syvyydellä ~5 × 10–15 erg cm—2 s—1. XXL-verkkosivusto löytyy täältä. Yhteenveto monen aallonpituusalueen aineistosta ja spektroskooppisia jatkohavaintoja röntgenlähteistä useista eri kartoitusohjelmista löytyy täältä.

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 16 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Brasilia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Puola, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maanpäällisten havaintovälineiden suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöön. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä merkittäviä tieteellisiä löytöjä. ESO:lla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen kansainvälisen yhteistyön edistämisessä ja organisoinnissa. ESO:lla on Chilessä kolme ainutlaatuista huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESO:lla on Paranalilla Very Large Telescope (VLT), maailman kehittynein näkyvää valoa havainnoiva tähtitieteellinen observatorio, ja kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja on maailman suurin kartoitusteleskooppi. VLT Survey Telescope on suurin vartavasten taivaan näkyvän valon kartoitukseen suunniteltu teleskooppi. ESO on yksi maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, ALMA-teleskoopin pääyhteistyökumppaneista. Lähellä Paranalia sijaitsevalla Cerro Armazonesilla ESO rakentaa 39-metrin kokoista E-ELT -teleskooppia (European Extremely Large Telescope), josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

Yhteystiedot

Rami Rekola
Tuorlan observatorio
Piikkiö, Finland
Matkapuhelin: +358 44 967 2424
Sähköposti: rareko@utu.fi

Marguerite Pierre
CEA
Saclay, France
Sähköposti: marguerite.pierre@cea.fr

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6655
Matkapuhelin: +49 151 1537 3591
Sähköposti: rhook@eso.org

Connect with ESO on social media

Tämä on ESO:n lehdistötiedotteen käännös eso1548.

Tiedotteesta

Tiedote nr.:eso1548fi
Nimi:XXL-South Field
Tyyppi:Early Universe : Galaxy : Grouping : Cluster
Early Universe : Cosmology
Facility:ESA XMM-Newton, New Technology Telescope, Very Large Telescope
Instruments:EFOSC2, FORS2
Science data:2016A&A...592A...7A
2016A&A...592A...6P
2016A&A...592A...4L
2016A&A...592A...2P
2016A&A...592A...1P

Kuvat

X-ray image of the XXL-South Field
X-ray image of the XXL-South Field
Englanniksi
Composite of x-ray and visible light views of a distant cluster of galaxies
Composite of x-ray and visible light views of a distant cluster of galaxies
Englanniksi
Visible light view of a distant galaxy cluster discovered in the XXL survey
Visible light view of a distant galaxy cluster discovered in the XXL survey
Englanniksi
Composite of x-ray and visible light views of a distant cluster of galaxies
Composite of x-ray and visible light views of a distant cluster of galaxies
Englanniksi

Kuvavertailut

Comparison of a distant galaxy cluster in X-ray and visible light
Comparison of a distant galaxy cluster in X-ray and visible light
Englanniksi

Katso myös