Astronomer opdager nye galaksehobe, der gemmer sig i almindeligt syn

MIT-astronomer har opdaget nye og usædvanlige galaktiske kvarterer, som tidligere undersøgelser overså. Deres resultater, offentliggjort i dag, tyder på, at omkring 1 procent af galaksehobe ser atypiske ud og let kan fejlidentificeres som en enkelt lysende galakse. Da forskere lancerer nye klyngejagtteleskoper, de skal tage hensyn til disse resultater eller risikere at få et ufuldstændigt billede af universet.

Galaksehobe indeholder hundreder til tusindvis af galakser bundet sammen af ​​tyngdekraften. De bevæger sig gennem en varm suppe af gas kaldet intracluster-mediet, som indeholder mere masse end alle stjernerne i alle galakserne i den. Denne varme gas brænder stjernedannelsen, mens den afkøles og udsender røntgenstråling, som vi kan observere med rumbaserede teleskoper.

Denne lyse gassky skaber en sløret halo af røntgenstråler omkring galaksehobe, få dem til at skille sig ud fra mere diskrete punktkilder af røntgenstråler produceret af, for eksempel, en stjerne eller kvasar. Imidlertid, nogle galaktiske kvarterer bryder denne form, som MIT-lektor Michael McDonald lærte for ni år siden.

I 2012 McDonald opdagede en klynge ulig nogen anden, som lyste stærkt som en punktkilde i røntgenbilledet. Dens centrale galakse er vært for et glubende sort hul, der forbruger stof og udsender røntgenstråler så skarpe, at de overdøver den diffuse stråling fra intraklyngemediet. I sin kerne, hoben danner stjerner med en hastighed, der er omkring 500 gange højere end de fleste andre hobe, giver den det blå skær fra en ung stjernepopulation i stedet for den typiske røde nuance af aldrende stjerner.

"Vi havde ledt efter et system som dette i årtier, " McDonald siger om Phoenix-klyngen. Og alligevel, det var blevet observeret og passeret over år tidligere, antages at være en enkelt galakse i stedet for en hob. "Det havde været i arkivet i årtier, og ingen så det. De kiggede forbi det, fordi det så ikke rigtigt ud."

Også, McDonald undrede sig, hvilke andre usædvanlige klynger lurer i arkivet, venter på at blive fundet? Dermed, undersøgelsen Clusters Hiding in Plain Sight (CHiPS) blev født.

Taweewat Somboonpanyakul, en kandidatstuderende i McDonald's laboratorium, viede hele sin ph.d. til CHiPS-undersøgelsen. Han begyndte med at udvælge potentielle klyngekandidater fra årtiers røntgenobservationer. Han brugte eksisterende data fra jordbaserede teleskoper i Hawaii og New Mexico, og besøgte Magellan-teleskoperne i Chile for at tage nye billeder af de resterende kilder, på jagt efter nabogalakser, der ville afsløre en hob. I de mest lovende tilfælde, han zoomede ind med teleskoper med højere opløsning, såsom det rumbaserede Chandra X-Ray Observatory og Hubble Space Telescope.

Efter seks år, CHiPS-undersøgelsen er nu afsluttet. I dag i The Astrophysical Journal , Somboonpanyakul offentliggjorde undersøgelsens kumulative resultater, som omfatter opdagelsen af ​​tre nye galaksehobe. En af disse klynger, CHIPS1911+4455, ligner den hurtigt stjernedannende Phoenix-hob og blev beskrevet i et papir i januar i The Astrophysical Journal Letters . Det er et spændende fund, da astronomer kender til nogle få andre Phoenix-lignende klynger. Denne klynge inviterer til yderligere undersøgelse, imidlertid, da den har en snoet form med to forlængede arme, hvorimod alle andre hurtigt afkølende klynger er cirkulære. Forskerne mener, at det kan have kollideret med en mindre galaksehob. "Det er super unikt sammenlignet med alle de galaksehobe, som vi nu kender, " siger Somboonpanyakul.

I alt, CHiPS-undersøgelsen afslørede, at ældre røntgenundersøgelser gik glip af omkring 1 procent af galaktiske kvarterer, fordi de ser anderledes ud end den typiske hob. Dette kan have betydelige konsekvenser, siden astronomer studerer galaksehobe for at lære om, hvordan universet udvider sig og udvikler sig. "Vi er nødt til at finde alle klyngerne for at få de ting rigtigt, " McDonald forklarer. "Noghalvfems procent fuldførelse er ikke nok, hvis du vil rykke grænsen."

Efterhånden som videnskabsmænd opdager og studerer flere af disse usædvanlige galaksehobe, de forstår måske bedre, hvordan de passer ind i det bredere kosmiske billede. På dette tidspunkt, de ved ikke, om et lille antal klynger altid er i dette mærkelige, Fønix-lignende stat, eller hvis dette måske er en typisk fase, som alle klynger gennemgår i en kort periode - omkring 20 millioner år, et flygtigt øjeblik efter rumtidsstandarder. Det er svært for astronomer at se forskel, da de kun får et enkelt øjebliksbillede af hver klynge næsten frosset i tid. Men med flere data, de kan lave bedre modeller af den fysik, der styrer disse galaktiske kvarterer.

Konklusionen på CHiPS-undersøgelsen falder sammen med lanceringen af ​​et nyt røntgenteleskop, eROSITA, som har til formål at udvide vores katalog af klynger fra nogle få hundrede til titusinder. Men medmindre de ændrer måden, de leder efter disse klynger på, de vil savne hundredvis, der afviger fra normen. "De mennesker, der bygger klyngesøgningerne efter dette nye røntgenteleskop, skal være opmærksomme på dette arbejde, " siger McDonald. "Hvis du går glip af 1 procent af klyngerne, der er en grundlæggende grænse for, hvor godt du kan forstå universet."

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), et populært websted, der dækker nyheder om MIT-forskning, innovation og undervisning.