|
Το τροχιακό παρατηρητήριο ακτίνων γάμμα της ESA, Integral, έχει
κάνει την πρώτη σαφή ανακάλυψη των πολύ ενεργητικών ακτίνων X που
προέρχονται από ένα σμήνος γαλαξιών. Η ανακάλυψη έχει δείξει ότι το
σμήνος είναι ένας γιγαντιαίος επιταχυντής σωματιδίων.
Το σμήνος των γαλαξιών Οφιούχος είναι ένα σμήνος από τα πιο
λαμπρά στον ουρανό στα μήκη κύματος των ακτίνων Χ. Οι ακτίνες X που ανιχνεύθηκαν
είναι πάρα πολύ ενεργητικές για να προέρχονται από το ήρεμο καυτό αέριο μέσα
στο σμήνος, αντιθέτως δείχνουν ότι γιγάντια κύματα κλονισμού πρέπει
να διαδίδονται μέσω του αερίου. Το γεγονός αυτό έχει μετατρέψει το σμήνος
των γαλαξιών σε ένα γιγάντιο επιταχυντή σωματιδίων.
Η εικόνα δείχνει κύματα κλονισμού (κόκκινο) να ταξιδεύουν μέσα στο
καυτό αέριο καθώς δύο σμήνη γαλαξιών συγκρούονται και συγχωνεύονται
Οι περισσότερες από τις ακτίνες X προέρχονται από το καυτό αέριο στο
σμήνος, που στην περίπτωση του Οφιούχου είναι εξαιρετικά καυτό, 100
εκατομμύρια βαθμούς Kelvin. Πριν τέσσερα χρόνια, τα στοιχεία από τον
ιταλό/ολλανδικό δορυφόρο BeppoSAX έδειξαν ένα πιθανά πρόσθετο συστατικό
των ακτίνων X υψηλής ενέργειας σε ένα διαφορετικό σμήνος, το σμήνος Coma.
"Δύο ομάδες ανέλυσαν τα στοιχεία. Μια ομάδα είδε το πρόσθετο συστατικό αλλά
η άλλη
ομάδα όχι, "λέει ο Dominique Eckert, του κέντρου επιστήμης του
δορυφόρου Integral (ISDC),
στο πανεπιστήμιο της Γενεύης. Έτσι ο Eckert και οι συνάδελφοι του από το ISDC
προώθησαν μια έρευνα σχετικά με αυτό το μυστήριο.
Στράφηκαν έτσι στο δορυφόρο Integral και για 5 χρόνια ερεύνησαν όλο τον ουρανό.
Διαπίστωσαν έτσι ότι το παρατηρητήριο
των ακτίνων γάμμα της ESA έκανε μια σαφή ανίχνευση των ιδιαίτερα ενεργητικών ακτίνων X, που
προέρχονται από τη σμήνος γαλαξιών του Οφιούχου. Αυτές οι ακτίνες X
μπορούν να παραχθούν με δύο τρόπους, και οι δύο όμως
περιλαμβάνουν τα ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας.
Η πρώτη επιλογή είναι ότι τα ηλεκτρόνια συλλαμβάνονται στο μαγνητικό πεδίο που
διαπερνά το σμήνος. Σε αυτήν την περίπτωση, τα ηλεκτρόνια θα
κινούνταν σπειροειδώς γύρω από τις γραμμές των μαγνητικών πεδίων,
απελευθερώνοντας ακτινοβολία σύγχροτρον υπό μορφή ακτίνων X. Τα ηλεκτρόνια
αυτά θα πρέπει να έχουν πολύ μεγάλη ενέργεια, πάνω από 100.000 φορές την
ενέργεια των ηλεκτρονίων του δεύτερου σεναρίου.
Στο δεύτερο εναλλακτικό σενάριο
τα ηλεκτρόνια ίσως συγκρούονται με τα μικροκύματα που έμειναν από την αρχή
του σύμπαντος και λούζουν τώρα όλο το διάστημα. Σε τέτοιες
συγκρούσεις, τα ηλεκτρόνια χάνουν κάποια ενέργεια, που εκπέμπεται ως
ακτίνες X.
Η επόμενη
ενέργεια της ομάδας είναι να καθορίσει ποιο από αυτά τα σενάρια είναι
σωστό. Έτσι, προγραμματίζουν να χρησιμοποιήσουν τα ραδιοτηλεσκόπια για να μετρήσουν το μαγνητικό πεδίο του σμήνους
των γαλαξιών.
Προγραμματίζουν, επίσης, να χρησιμοποιήσουν το Υψηλής Ενέργειας Στερεοσκοπικό
Σύστημα (HESS) στη Ναμίμπια. Αυτό το γιγάντιο τηλεσκόπιο
ψάχνει για μια σύντομη λάμψη του φωτός που παράγεται όταν συγκρούονται
υψηλής ενέργειας ακτίνες γάμμα με τα σωματίδια στη γήινη ατμόσφαιρα. Εάν
το HESS δει τέτοιες λάμψεις από το σμήνος του Οφιούχου, τότε οι αστρονόμοι ξέρουν ότι
το πρώτο σενάριο του σύγχροτρον είναι σωστό.
Έτσι ή αλλιώς, τα ίδια τα ηλεκτρόνια το πιο πιθανό είναι να επιταχύνονται
στις υψηλές ενέργειες από κύματα κλονισμού που ταξιδεύουν μέσα στο αέριο
του σμήνους. Τα κύματα κλονισμού αναπτύσσονται όταν συγκρούονται δύο σμήνη και
συγχωνεύονται. Η ερώτηση είναι πόσο πρόσφατα το σμήνος του Οφιούχου κατάπιε το σμήνος
που το συνόδευε.
Στο σενάριο της ακτινοβολίας σύγχροτρον, τα υψηλής ενέργειας ηλεκτρόνια
ψύχονται πολύ
γρήγορα. Εάν η ομάδα αυτή βρει ότι αυτό συμβαίνει, τότε η σύγκρουση
μεταξύ των σμηνών πρέπει να είναι ακόμα υπό εξέλιξη. Στην περίπτωση της
σκέδασης των μικροκυμάτων, η ψύξη θέλει πολύ χρόνο και η σύγκρουση θα
μπορούσε να έχει πραγματοποιηθεί οποιαδήποτε στιγμή στο παρελθόν.
Μόλις το μάθουν οι επιστήμονες, θα είναι σε θέση να κατανοήσουν πλήρως την
ιστορία του σμήνους. Ένα πράγμα είναι ήδη σίγουρο: η φύση έχει
μετασχηματίσει το σμήνος των γαλαξιών σε έναν ισχυρό επιταχυντή σωματιδίων,
ίσως 20 φορές ισχυρότερο από το Μεγάλο Αδρονικό Συγκρουστή του CERN (LHC),
που θα αρχίσει τη λειτουργία του αυτό το καλοκαίρι.
"Φυσικά το σμήνος του Οφιούχου είναι μεγαλύτερο," λέει η Stιphane
Paltani, μέλος της ομάδας ISDC. Ενώ ο LHC είναι 27 χλμ, το
σμήνος των γαλαξιών του Οφιούχου είναι δύο εκατομμύριο έτη φωτός." |
