צוות אסטרונומים בינלאומי [2] הצליח למדוד ברמת דיוק גבוהה את מהירותם של מספר גדול של ערפיליות פלנטריות [3] במרחב הבין-גלקטי בתוך אשכול הבתולות של גלקסיות. לשם כך הם השתמשו בספקטרוגרף FLAMES היעיל ביותר [4] בטלסקופ ESO גדול מאוד במצפה הכוכב Paranal (צ'ילה).
כוכבי ערפילית פלנטריים אלה החופפים חופשיים במרחב הריקני לכאורה, בין הגלקסיות של אשכולות גדולים, יכולים לשמש כ"פרוביות "לכוחות הכבידה הפועלים בתוך אשכולות אלה. הם מתחקים אחר ההמונים, הנראים כמו בלתי נראים, באזורים אלה. זה, בתורו, מאפשר לאסטרונומים ללמוד את היסטוריית ההיווצרות של מבנים כבולים גדולים אלה ביקום.
מדידות המהירות המדויקת של 40 מכוכבים אלה מאשרים את ההשקפה כי מזל בתולה היא אשכול גלקסיה מאוד לא אחיד, המורכב מכמה יחידות משנה שעדיין לא הספיקה להגיע לשיווי משקל. נתונים חדשים אלה מראים בבירור כי אוסף גלקסיות הבתולות הוא עדיין בהתהוותו.
הם גם מוכיחים לראשונה כי לאחת הגלקסיות הבהירות באזור שנבדק, מסייר 87, יש הילה מורחבת מאוד של כוכבים, המשיגה לפחות 65 קמ"ש. זה יותר מפי שניים מגודל הגלקסיה שלנו, שביל החלב.
אשכול צעיר
במרחק של כ- 50 מיליון שנות אור, אשכול הבתולות הוא אשכול הגלקסיה הקרוב ביותר. זה ממוקם בכוכב המזלות מזל בתולה (הבתולה) ומכיל מאות גלקסיות רבות, החל מגלקסיות אליפטיות ענקיות ומסיביות כמו שביל החלב שלנו, לגלקסיות ננסיות, קטנות פי מאות מהאחים הגדולים שלהם. האסטרונום הצרפתי צ'ארלס מסייר נכנס ל -16 חברים באשכול הבתולות בקטלוג הערפיליות המפורסם שלו. תמונה של ליבת האשכול שהושגה במצלמת הרחב שדה אימגר במצפה הכוכבים ESO La Silla פורסמה בשנה שעברה בתור PR 04a / 03.
ככל הנראה, מקבצי גלקסיות נוצרו לאורך תקופה ארוכה על ידי הרכבה של ישויות קטנות יותר, דרך משיכת הכבידה החזקה מחומר אפל ומואר. אשכול הבתולות נחשב לאשכול צעיר יחסית מכיוון שמחקרים קודמים חשפו "תת אשכולות גלקסיות" קטנות סביב הגלקסיות העיקריות מסייר 87, מסייר 86 ומסיר 49. אשכולות משנה אלה טרם התמזגו כדי ליצור צפיפות יותר ו אשכול גלקסיה חלק יותר.
תצפיות אחרונות הראו כי מה שמכונה חלל "התוך מוחלט", האזור שבין הגלקסיות באשכול, מחלחל על ידי "אוכלוסיית כוכבים אינטרקלוטרית", שניתן להשתמש בו כדי ללמוד בפירוט את מבנה האשכול.
נודדים קוסמיים
הגילויים הראשונים של כוכבים תוך מוחיים באשכול מזל בתולות נעשו באופן סרנדיטיבי על ידי האסטרונום האיטלקי, מגדה ארנבולדי (מצפה הכוכבים טורינו, איטליה) ועמיתיה, בשנת 1996. על מנת ללמוד את הילות הגלקסיות המורחבות באשכול הבתולה, עם ה- ESO החדש טלסקופ טכנולוגי בלה סילה, הם חיפשו עצמים המכונים "ערפיליות פלנטריות" [3].
ניתן לאתר ערפיליות פלנטריות (PNe) למרחקים גדולים מקווי הפליטה החזקים שלהם. קווי פליטה צרים אלה מאפשרים גם למדוד מדויק את מהירותם הרדיאלית. הערפיליות הפלנטריות יכולות אפוא לשמש לחקירת תנועות הכוכבים באזורי ההילה של גלקסיות רחוקות.
במחקרם מצאו האסטרונומים כמה ערפיליות פלנטריות שככל הנראה לא קשורות לגלקסיות כלשהן אלא נעו בשדה הכובד של האשכול כולו. "נודדים" אלה היו שייכים לאוכלוסיית כוכבים מוחלטת חדשה שהתגלתה לאחרונה.
מאז התצפיות הראשונות הללו התגלו כמה מאות שוטטות אלה. הם חייבים לייצג את קצה הקרחון של אוכלוסיית כוכבים אדירה המסתובבת בין הגלקסיות באשכולות עצומים אלה. ואכן, מכיוון שבערפיליות פלנטריות הן השלב הסופי של כוכבים נפוצים במסה נמוכה - כמו השמש שלנו - הם מייצגים את האוכלוסייה הכוכבת בכלל. וככל שהערפיליות הפלנטאניות הן קצרות מועד (כמה עשרות אלפי שנים - בליץ על טווחי זמן אסטרונומיים), אסטרונומים יכולים להעריך שכוכב אחד בכ 8,000 מיליון כוכבים מהסוג השמש גלוי כערפילית פלנטרית בכל רגע נתון. על כן צריך להיות מספר דומה של כוכבים בין הגלקסיות כמו בגלקסיות עצמן. אך מכיוון שהם מדוללים בנפח כה ענק, הם בקושי ניתנים לגילוי.
מכיוון שכוכבים אלה ישנים בעיקרם, ההסבר הסביר ביותר לנוכחותם במרחב התוך-מוחי הוא שהם נוצרו בתוך גלקסיות בודדות, אשר לאחר מכן הופשטו מרבים מכוכביהם במהלך מפגשים קרובים עם גלקסיות אחרות במהלך השלבים הראשונים של היווצרות האשכול. הכוכבים ה"אבודים "הללו התפזרו אז לחלל התוך-מוחלט, שם אנו מוצאים אותם כעת.
כך הערפיליות הפלנטריות יכולות לספק ידית ייחודית על מספר, סוג הכוכבים והתנועות באזורים העלולים להכיל כמות משמעותית של מסה. תנועותיהם מכילות את התיעוד המאובני של ההיסטוריה של אינטראקציה גלקסית ויצירת אשכול הגלקסיה.
מדידת המהירות של כוכבים גוססים
צוות האסטרונומים הבינלאומי [2] המשיך לעשות מחקר מפורט על תנועות הערפיליות הפלנטריות באשכול הבתולה בכדי לקבוע את המבנה הדינמי שלה ולהשוות אותו לסימולציות מספריות. לשם כך הם ביצעו תוכנית מחקר מאתגרת, שמטרתה לאשר מועמדים לערפיליות פלנטריות תוך-מוחשיות שמצאו קודם לכן ומדידת מהירותם הרדיאלית בשלושה אזורים שונים ("שדות סקר") בליבת אשכול הבתולה.
זו רחוקה מלהיות משימה קלה. הפליטה בקו פליטת החמצן הראשי מערפילית פלנטרית בבתולה דומה לזו של נורת 60 ואט במרחק של כ -6.6 מיליון ק"מ, בערך פי 17 מהמרחק הממוצע לירח. יתר על כן, דגימות ערפיליות פלנטריות תוך-מוחשיות הן דלילות, עם רק כמה עשרות ערפיליות פלנטריות ברבע שדה שמי מרובע - כגודל הירח. תצפיות ספקטרוסקופיות מחייבות אפוא טלסקופים וקטרו-גרפיות בגודל 8 מטרים עם שדה ראייה גדול. לכן נאלצו האסטרונומים להסתמך על הספקטרוגרף FLAMES-GIRAFFE על ה- VLT [4], עם הרזולוציה הספקטרלית הגבוהה יחסית שלו, שדה הראייה שלו ל -25 ארקמין ואפשרות לקחת עד 130 ספקטרום בכל פעם.
האסטרונומים חקרו בסך הכל 107 כוכבים, ביניהם האמינו כי 71 היו מועמדים פלנטריים פנימיים מוחלטים. הם צפו בין 21 ל -49 חפצים בו זמנית במשך כשעתיים בשדה. שלושת החלקים של ליבת הבתולה שנבדקה מכילים כמה גלקסיות בהירות (מסייר 84, 86, 87 ו- NGC 4388) ומספר גדול של גלקסיות קטנות יותר. הם נבחרו לייצג ישויות שונות באשכול.
המדידות הספקטרוסקופיות יכלו לאשש את טבעם התוך מוחי של 40 מהערפיליות הפלנטריות שנחקרו. הם גם סיפקו שפע של ידע על מבנה חלק זה של אשכול הבתולות.
בהתהוות
בשדה הראשון בסמוך למסייר 87 (M87), האסטרונומים מדדו מהירות ממוצעת קרוב ל 1250 קמ"ש ופיזור קטן למדי סביב ערך זה. מרבית הכוכבים בשדה זה נקשרים אפוא פיזית לגלקסיה M87 הבהירה, באותה דרך שבה כדור הארץ נקשר לשמש. מגדה ארנבולדי מסבירה: "המחקר הזה הוביל לגילוי המופלא שלמסייר 87 יש הילה מהממת בשיווי משקל דינמי משוער של לפחות 65 קמ"ש, או יותר מ -200,000 שנות אור. זה יותר מפי שניים מגודל הגלקסיה שלנו, שביל החלב, ולא היה ידוע לפני כן. "
פיזור המהירות שנצפה בשדה השני, המרוחק מגלקסיות בהירות, גדול יותר מאשר בזו הראשונה על ידי גורם ארבע. פיזור גדול מאוד זה, שמצביע על כוכבים הנעים בכיוונים שונים מאוד במהירויות שונות, מספר לנו גם כי ככל הנראה, שדה זה מכיל כוכבים רבים בין מוחיים שתנועתם מושפעת בקושי מגלקסיות גדולות. הנתונים החדשים מציעים כאפשרות מפתה כי אוכלוסיית כוכבים מוחלטת זו יכולה להיות השארית מהפרעה של גלקסיות קטנות בזמן שהם מקיפים את M87.
חלוקת המהירות בשדה השלישי, על פי הסקירה של ספקטרום FLAMES, שוב שונה. המהירות מציגה מבנים הקשורים לגלקסיות הגדולות Messier 86, Messier 84 ו- NGC 4388. ככל הנראה, הרוב הגדול של כל הערפיליות הפלנטאריות הללו שייכות להילה מורחבת מאוד סביב Messier 84.
אורטווין ג'רארד (אוניברסיטת באזל, שוויץ), חבר הצוות, נרגש: "ביחד מדידות המהירות הללו מאשרות את ההשקפה כי אשכול הבתולות הוא אשכול גלקסיות מאוד לא אחיד ולא מרגיע, המורכב ממספר יחידות משנה. בעזרת הספקטרוגרף של FLAMES, כך הצלחנו לצפות בתנועות באשכול הבתולות, ברגע בו יחידות היחידות שלה עדיין מתלכדות. וזה בהחלט נוף שכדאי לראות! "
עוד מידע
התוצאות שהוצגו בהודעה לעיתונות זו של ESO מבוססות על מאמר מחקרי ("התפלגות מהירות הקו-ראייה של הערפיליות הפלנטריות הבין-מוחשיות בגרעין אשכול הבתולות" מאת M. Arnaboldi et al.) שהופיע זה עתה בכתב העת המחקר. מכתבי עתון אסטרופיסי כרך א '. 614, עמ '. 33.
הערות
[1]: הודעה לעיתונות של אוניברסיטת באזל בנושא זה זמינה בכתובת http://www.zuv.unibas.ch/uni_media/2004/20041022virgo.html.
[2]: חברי הצוות הם מגדה ארנבולדי (INAF, Osservatorio di Pino Torinese, איטליה), Ortwin Gerhard (מכון אסטרונומיש, אוניברסיט? ט באזל, שוויץ), אלפונסו אגואררי (Instituto de Astrofisica de Canarias, ספרד), קנת ' ג. פרימן (מצפה הכוכבים מאונט סטרומלו, ACT, אוסטרליה), ניקולה נפוליטנו (המכון האסטרונומי קפטיין, הולנד), סאדנורי אוקמורה (המחלקה לאסטרונומיה, אוניברסיטת טוקיו, יפן) ונאוקי יאסודה (המכון לחקר קרני הקוסם, האוניברסיטה של טוקיו, יפן).
[3]: ערפיליות פלנטריות הן כוכבים דמויי שמש בשלב הגסיסה האחרון שלהם ובמהלכו הם מוציאים את השכבות החיצוניות שלהם לחלל המקיף. במקביל, הם חושפים את ליבת הכוכבים הקטנה והחמה שלהם המופיעה כ"כוכב ננס לבן ". המעטפה שנפלטה מוארת ומחוממת על ידי הליבה הכוכבת ופולטת חזק בקווי פליטה אופייניים של כמה אלמנטים, בעיקר חמצן (באורך גל 495.9 ו 500.7 ננומטר). שמם נובע מהעובדה שכמה מהאובייקטים הסמוכים הללו, כמו "ערפילית המשקולת" (ראו תמונה מס '38 א / 98 של ESO) דומים לדיסקיהם של כוכבי הלכת הענקיים במערכת השמש כשהם נצפים באמצעות טלסקופים קטנים.
[4]: FLAMES, ה- Fiber Large Array Large Element Element Spectrograph, מותקן בטלסקופ היחידה VLT KUEYEN בגודל 8.2 מ '. הוא מסוגל להתבונן בספקטרום של מספר גדול של עצמים בודדים, קלושים (או אזורי שמיים קטנים) בו זמנית ומכסה שדה שמיים בקוטר של לא פחות מ -25 קשת, כלומר כמעט גדול כמו הירח המלא. זו תוצאה של שיתוף פעולה בין ESO, המצפה דה פריז-מודון, המצפה דה ג'נו-לוזאן, והמצפה האוסטרלי באנגלו (AAO).
המקור המקורי: פרסום חדשות ESO
