Vědcům zkoumajícím kupu galaxií Abell 2744 se před časem podařilo poskládat dohromady střípky její složité a bouřlivé minulosti. Ke své práci použili řadu pozemních i kosmických dalekohledů včetně ESO/VLT a Hubblova kosmického teleskopu (HST). Zdá se, že kupa Abell 2744 se zformovala v důsledku ‘hromadné kolize’ nejméně čtyř původně samostatných kup, což vedlo ke vzniku několika zvláštních efektů, které předtím nebyly pozorovány společně.

Chaos vzniklý při kolizi velkých galaktických kup představuje pro vědce bezednou studnici astrofyzikálních informací. Mezinárodnímu týmu astronomů se při zkoumání jedné z nejkomplexnějších a nejzvláštnějších kolidujících galaktických kup na obloze podařilo rozplést historii galaktické srážky, která se odehrála před 350 miliony let.

Stejně jako vyšetřovatel zkoumající příčiny dopravní nehody použili astronomové pozorování následků této kosmické srážky k rekonstrukci dějů, které se v tomto případě odehrály před stovkami milionů let. Pokusí se odhalit, jakým způsobem vznikaly ve vesmíru větší struktury, nebo jak interagují odlišné formy hmoty, když se spolu střetnou.

Kupu Abell 2744 si odborníci překřtili na ‚Pandořinu kupu‘, neboť kolize rozpoutala mnoho rozličných a neobvyklých procesů, z nichž některé nebyly dosud pozorovány.

Díky kombinaci dat z různých teleskopů (ESO/VLT, japonského dalekohledu Subaru, NASA/ESA HST a NASA Chandra X-ray Observatory) byla kupa Abell 2744 prostudována detailněji než kdykoliv předtím. 

Na snímcích z HST jsou pozorovatelné jednotlivé galaxie patřící ke kupě, které však ve skutečnosti představují jen 5 % její celkové hmotnosti. Zbytek tvoří plyn (asi 20 %), který je tak horký, že září jen na vlnových délkách rentgenového záření, a temná hmota (asi 75 %), která je úplně neviditelná. Aby vědci pochopili, jak se kolize odehrála, museli detailně zmapovat rozložení jednotlivých typů hmoty v rámci kupy Abell 2744.

Temná hmota je nepozorovatelná a nezachytitelná, neboť nevyzařuje, neabsorbuje ani neodráží žádné záření; její přítomnost se projevuje jen prostřednictvím gravitačního působení na okolní látku. K určení rozložení temné hmoty v kupě vědci použili jev známý jako ‘gravitační čočkování’.

MOHLO BY VÁS ZAJÍMAT:   Mimozemšťané nám mohou být podobní více, než si myslíme

Jde o ohyb světelných paprsků vzdálených zdrojů při průchodu gravitačním polem kupy, který se projeví jako deformace obrazů galaxií na pozadí snímků z HST či VLT. Při pečlivém zkoumání těchto deformací je možné zpětně rekonstruovat rozložení temné hmoty uvnitř kupy.

Nalezení horkého plynu je výrazně jednodušší, jelikož je možné jej přímo pozorovat pomocí rentgenového dalekohledu Chandra (Chandra X-ray Observatory, NASA). Tato pozorování jsou však důležitá nejen pro nalezení plynu, ale také k určení směrů a rychlostí vzájemného pohybu jednotlivých složek kupy.

Při pohledu na výsledky pozorování astronomové nalezli mnoho neobvyklých vlastností. Nyní se zdá, že Abell 2744 vznikla spojením čtveřice samostatných kup při sérii kolizí, které se odehrály před 350 miliony let. Komplikované a nehomogenní rozložení různých druhů hmoty je mimořádně neobvyklé a fascinující.

Má se za to, že série kolizí vzájemně separovala určité množství plynu a temné hmoty, takže se tyto složky v některých místech vyskytují odděleně jedna od druhé; a také od viditelné hmoty v podobě galaxií. Pandořina kupa spojuje některé jevy, které dosud byly v jiných systémech pozorovány samostatně.

Poblíž středu kupy se nachází místo, kde plyn jedné z původních kup koliduje s plynem další kupy a dochází ke vzniku rázové vlny. Temná hmota naopak nebyla kolizí nijak ovlivněna.

V jiných částech kupy se naopak vyskytují galaxie a temná hmota, ale žádný plyn, který mohl být vymeten v průběhu kolize a zůstaly po něm jen slabé stopy.

Ve vnějších částech kupy se však nacházejí ještě neobvyklejší útvary. Jedna z oblastí obsahuje mnoho temné hmoty, ale žádné galaxie ani horký plyn. Z kupy byl také vyvržen shluk plynu, který předchází a nikoliv následuje temnou hmotu. Toto zvláštní uspořádání může astrofyzikům hodně napovědět o chování temné hmoty a o tom, jakým způsobem rozličné formy hmoty ve vesmíru mezi sebou interagují.

Kupy galaxií představují největší struktury ve vesmíru, které obsahují doslova triliony hvězd. Způsob, jakým se rodí a vyvíjejí prostřednictvím opakovaných kolizí, má významný dopad na naše chápání vesmíru. Další výzkum Pandořiny kupy, nejkomplexnější a nejvíce fascinující dosud známé kolidující kupy galaxií, bude dále pokračovat.

Zdroj: ESO
Foto: NASA, ESA, ESO, CXC & D. Coe (STScI)/J. Merten (Heidelberg/Bologna)
Doporučený odkaz: Creation of cosmic structure in the complex galaxy cluster merger Abell 2744