Imagem XMM-Newton do aglomerado de galáxias. Crédito da imagem: ESA Clique para ampliar
O observatório de raios-X da ESA, XMM-Newton, permitiu pela primeira vez aos cientistas estudar em detalhes a história da formação de aglomerados de galáxias, não apenas com objetos selecionados arbitrariamente, mas com uma amostra representativa completa de aglomerados.
Saber como esses objetos enormes se formaram é a chave para entender o passado e o futuro do Universo.
Atualmente, os cientistas baseiam sua imagem bem fundamentada da evolução cósmica em um modelo de formação de estruturas, onde pequenas estruturas se formam primeiro e então elas formam objetos astronômicos maiores.
Os aglomerados de galáxias são os objetos maiores e mais recentemente formados no universo conhecido, e possuem muitas propriedades que os tornam grandes laboratórios astrofísicos. Por exemplo, são testemunhas importantes do processo de formação da estrutura e importantes? Sondas? para testar modelos cosmológicos.
Para testar com sucesso esses modelos cosmológicos, precisamos ter um bom entendimento observacional da estrutura dinâmica dos aglomerados de galáxias individuais a partir de amostras representativas de aglomerados.
Por exemplo, precisamos saber quantos clusters estão bem evoluídos. Também precisamos saber quais clusters sofreram uma recente acumulação gravitacional substancial de massa e quais clusters estão em um estágio de colisão e fusão. Além disso, uma medição precisa da massa de cluster, realizada com os mesmos dados XMM-Newton, também é um pré-requisito necessário para estudos cosmológicos quantitativos.
A parte mais facilmente visível dos aglomerados de galáxias, ou seja, as estrelas em todas as galáxias, representam apenas uma pequena fração do total do que compõe o aglomerado. A maior parte da matéria observável do cluster é composta por um gás quente (10 a 100 milhões de graus) preso pela força potencial gravitacional do cluster. Esse gás é completamente invisível aos olhos humanos, mas, devido à sua temperatura, é visível por sua emissão de raios-X.
É aqui que entra o XMM-Newton. Com seu poder de coleta de fótons sem precedentes e a capacidade de espectroscopia espacialmente resolvida, o XMM-Newton permitiu que os cientistas realizassem esses estudos com tanta eficácia que não apenas objetos únicos, mas também amostras representativas inteiras podem ser estudadas rotineiramente .
O XMM-Newton produz uma combinação de imagens de raios-X (em diferentes faixas de energia de raios-X, que podem ser consideradas como diferentes cores de raios-X?) E faz medições espectroscópicas de diferentes regiões do cluster.
Enquanto o brilho da imagem fornece informações sobre a densidade do gás no cluster, as cores e os espectros fornecem uma indicação da temperatura interna do gás do cluster. A partir da distribuição de temperatura e densidade, os parâmetros fisicamente muito importantes de pressão e? Entropia? também pode ser derivado. Entropia é uma medida do histórico de aquecimento e resfriamento de um sistema físico.
As três imagens a seguir ilustram o uso da distribuição de entropia no? Raio X luminoso? gás como uma maneira de identificar vários processos físicos. A entropia tem a propriedade exclusiva de diminuir com o resfriamento radiativo, aumentando devido aos processos de aquecimento, mas permanecendo constante com a compressão ou expansão sob conservação de energia.
O último garante que um? Registro fóssil? de qualquer aquecimento ou resfriamento é mantido, mesmo que o gás altere subsequentemente sua pressão adiabaticamente (sob conservação de energia).
Esses exemplos são retirados da amostra REFLEX-DXL, uma amostra estatisticamente completa de alguns dos aglomerados luminosos de raios-X mais encontrados no ROSAT All-Sky Survey. O ROSAT era um observatório de raios-X desenvolvido nos anos 90 em cooperação entre Alemanha, EUA e Reino Unido.
As imagens fornecem vistas da distribuição de entropia codificada em cores, onde os valores aumentam de azul, verde, amarelo para vermelho e branco.
Fonte original: ESA Portal
