Novoe otkrytie "Planka".
19.09.2010 19:00 | N.T. Ashimbaeva/GAISh, Moskva

Kosmicheskii apparat "Plank", provodya polnyi obzor neba v mikrovolnovom diapazone, poluchil pervye izobrazheniya skoplenii galaktik, samyh bol'shih ob'ektov vo Vselennoi. Pri etom byl ispol'zovan effekt Syunyaeva-Zel'dovicha, v rezul'tate deistviya kotorogo eti ob'ekty dolzhnyi ostavlyat' harakternye sledy na reliktovom mikrovolnovom fone.

• >> Novoe otkrytie "Planka".   (N.T. Ashimbaeva/GAISh, Moskva, 19.09.2010 19:00, 11.9 KBait, otvetov: 3)

  Kosmicheskii apparat "Plank", provodya polnyi obzor neba v mikrovolnovom diapazone, poluchil pervye izobrazheniya skoplenii galaktik, samyh bol'shih ob'ektov vo Vselennoi. Pri etom byl ispol'zovan effekt Syunyaeva-Zel'dovicha, v rezul'tate deistviya kotorogo eti ob'ekty dolzhnyi ostavlyat' harakternye sledy na reliktovom mikrovolnovom fone. Ob'edinyaya dannye s dannymi missii ESA "XMM-N'yuton" udalos' pokazat', chto odno iz nih yavlyaetsya ranee neizvestnym sverhskopleniem galaktik.

  Veshestvo vo Vselennoi raspredeleno ochen' neravnomerno, ono sgruppirovano osobennym obrazom: zvezdy koncentriruyutsya v galaktiki, galaktiki formiruyut ogromnye skopleniya, okruzhennye obshirnymi pustymi prostranstvami. Skopleniya galaktik mogut soderzhat' do tysyachi galaktik, oni pogruzheny v goryachii gaz, kotoryi sil'no svetit v rentgene; krome togo, bol'shaya chast' ih massy sostoit iz temnoi materii. Na eshe bol'shih masshtabah sushestvuyut sverhskopleniya - soderzhashie mnogochislennye gruppy i skopleniya galaktiki, kotorye raspolozheny v peresecheniyah listov i nitei v yacheistoi strukture Vselennoi. Poskol'ku skopleniya i sverhskopleniya proslezhivayut raspredelenie kak svetyasheisya materii, tak i temnoi materii vo Vselennoi, to ih nablyudenie kraine vazhno, chtoby issledovat' kak sformirovalis' i razvilis' kosmicheskie struktury v celom.

  Osnovnaya cel' apparata "Plank" sostoit v tom, chtoby issledovat' reliktovoe kosmicheskoe izluchenie (Cosmic Microwave Background - CMB), dlya etoi celi na nem ustanovleny 2 datchika (nizkochastotnyi i vysokochastotnyi), ohvatyvayushih devyat' chastotnyh kanalov v mikrovolnovom diapazone ot 30 do 857 GGc. Takoe shirokoe spektral'noe pokrytie daet vozmozhnost' isklyuchit' vse istochnikov, ne yavlyayushiesya istochnikami CMB, chtoby postroit' samoe tochnoe izobrazheniem rannei Vselennoi. Eto takzhe delaet "Plank" prevoshodnym ohotnikom za skopleniyami galaktik.

  
  
  

  Risunok 1. Eta seriya izobrazhenii pokazyvaet skoplenie Abell 2319 v semi razlichnyh chastotnyh kanalah, ot 44 do 545 GGc. Horosho vidna chastotnaya zavisimost' vliyaniya effekta Syunyaeva-Zel'dovicha. V chetyreh krainih levyh izobrazheniyah, sootvetstvuyushih chastotam nizhe 217 GGc, signal otricatelen (predstavlen sinim cvetom); eto oznachaet, chto skoplenie kazhetsya bolee holodnym, chem srednii signal CMB, togda kak v dvuh krainih pravyh izobrazheniyah, sootvetstvuyushih chastotam vyshe 217 GGc, skoplenie bolee goryachee, chem fon, i signal polozhitel'nyi (predstavlennyi krasnym cvetom). Otsutstvie signala na chastote nul'-punkta 217 GGc - osobennost' effekta Syunyaeva-Zel'dovicha. Razmer kazhdogo izobrazheniya - priblizitel'no 2 gradusa. (Izobrazhenie: ESA/ LFI & HFI Consortia)

  Fakticheski, devyat' chastotnyh kanalov teleskopa "Plank" byli iznachal'no vybrany imenno s uchetom poiska proyavlenii effekta Syunyaeva-Zel'dovicha. Etot effekt opisyvaet izmenenie energii, kotoroe ispytyvayut fotony CMB, dvizhushiesya po napravleniyu k nam, pri stolknovenii so skopleniem galaktik. V rezul'tate na signale CMB ostaetsya svoeobraznyi "otpechatok" etogo skopleniya. Sledovatel'no, effekt Syunyaeva-Zel'dovicha predstavlyaet unikal'nyi instrument dlya obnaruzheniya skoplenii galaktik, i dazhe na bol'shih krasnyh smesheniyah.

  Poskol'ku pervye fotony, obrazovavshiesya ot Bol'shogo vzryva, peresekaya Vselennuyu vzaimodeistvuyut s veshestvom, to pri prohozhdenii cherez skoplenie galaktik fotony CMB rasseivayutsya na svobodnyh elektronah goryachego gaza. Eti stolknoveniya vyzyvayut pereraspredelenie chastot fotonov osobym sposobom, kotoryi pozvolyaet otdelit' signal ot skopleniya ot signala CMB. Tak kak goryachie elektrony v skopleniyah namnogo bolee energichny, chem fotony CMB, vzaimodeistviya mezhdu etimi dvumya raznovidnostyami, kak pravilo, privodyat k rasseyaniyu fotonov s bolee vysokimi energiyami (obratnyi kompton-effekt) v rentgenovskom diapazone. Eto oznachaet, chto esli merit' CMB v napravlenii skopleniya, to budet nablyudat'sya deficit nizko-energichnyh fotonov otnositel'no srednego signala CMB, i naoborot, izlishek bolee energichnyh. Porogovaya chastota, razdelyayushaya deficit i izlishek fotonov, sootvetstvuet 217 GGc. Detektory Planka issleduyut spektr nizhe i vyshe etogo poroga, a odin iz kanalov kak raz nastroen na etu chastotu v 217 Ggc.

  "Plank" s ego besprecedentnym spektral'nym diapazonom mozhet obnaruzhivat' kak polozhitel'nyi tak i otricatel'nyi signal ot skoplenii galaktik, i yavlyaetsya, takim obrazom, isklyuchitel'nym instrumentom dlya identifikacii mestopolozheniya etih ogromnyh struktur po vsemu nebu i izmereniya ih fizicheskie harakteristiki. Pervye poluchennye izobrazheniya nekotoryh horosho izvestnyh skoplenii, takih kak Coma (Volosy Veroniki), ochen' goryachego i blizkogo skopleniya galaktik, i Abell 2319 predstavleny na risunkah 1 i 2.

  
  
  

  Risunok 2. Eti izobrazheniya skopleniya Coma (Volosy Veroniki) ili Abell 1656, ochen' goryachego blizko raspolozhennogo skopleniya galaktik, pokazyvayut proyavleniya effekta Syunyaeva-Zel'dovicha. Verhnyaya levaya panel' pokazyvaet vliyanie effekta Syunyaeva-Zel'dovicha na izobrazhenie skopleniya Coma, poluchennoe "Plankom"; verhnyaya pravaya panel' - ono zhe v rentgene, poluchennoe sputnikom ROSAT. Cveta na oboih izobrazheniyah proporcional'ny intensivnosti signalov. Kontury rentgenovskih dannyh takzhe naneseny na izobrazhenie "Planka" dlya bol'shei naglyadnosti. Dlya sravneniya predstavleny te zhe izobrazheniya, no s nalozhennymi opticheskimi izobrazheniyami skopleniya po dannym Digitised Sky Survey. Raspolozhennoe na rasstoyanii v 300 millionov svetovyh let, skoplenie Coma zanimaet na nebe oblast' bolee 2 gradusov, chto sootvetstvuet bolee chem 4 uglovym razmeram polnoi Luny. Oblast' kazhdogo izobrazheniya - nemnogim bol'she 2 gradusov. (Izobrazhenie: ESA/ LFI & HFI Consortia; izobrazhenie ROSAT: Maks-Plank-Institut für extraterrestrische Physik; izobrazhenie DSS: NASA, ESA, i Digitized Sky Survey 2)

  "Plank" byl skonstruirovan, v chastnosti, special'no dlya obnaruzheniya effekta Syunyaeva-Zel'dovicha ot skoplenii, rasseyannyh vsyudu po nebu, odnako razreshenie ego apparatury nedostatochno dlya vyyavleniya detalei struktury skoplenii, osobenno dlya ob'ektov na bol'shom krasnom smeshenii. Poetomu neobhodimy nablyudeniya na drugih dlinah voln, chtoby vyyavit' detali etih massivnyh struktur. Tak kak goryachii gaz v skopleniyah galaktik svetit v rentgene, nablyudeniya v etom diapazone okazyvayutsya osobenno poleznymi, poskol'ku oni issleduyut tot zhe samyi komponent, kotoryh otvetstven za effekt Syunyaeva-Zel'dovicha.

  Chtoby podtverdit' ih identichnost', kandidaty-ob'ekty "Planka" v skopleniya byli sravneny s sushestvuyushimi katalogami skoplenii, takimi kak katalog skoplenii rentgenovskogo apparata ROSAT. Esli kandidaty ne sootvetstvuyut nikakoi izvestnoi strukture, provoditsya tshatel'nyi analiz signala effekta Syunyaeva-Zel'dovicha, i dalee oni stanovyatsya ob'ektami posleduyushih nablyudenii rentgenovskoi observatoriei ESA "XMM-N'yuton".

  "XMM-N'yuton" s ego isklyuchitel'noi chuvstvitel'nost'yu - ideal'nyi partner "Planka" v svyazke po obnaruzheniyu istochnikov po effektu Syunyaeva-Zel'dovicha. Imenno blagodarya sovmestnym deistviyam mezhdu etimi dvumya missiyami ESA, kotorye pozvolili astronomam ispol'zovat' "XMM-N'yuton", chtoby podtverdit' otkrytiya Planka, byli otkryty skopleniya galaktik i odno sverhskoplenie. Nablyudeniya "XMM-N'yutona" pokazali, chto odin iz kandidatov v skopleniya - fakticheski sverhskoplenie, sostoyashee po krainei mere iz treh otdel'nyh massivnyh skoplenii galaktik, kotorye odnimi tol'ko nablyudeniyami "Planka" razreshit' bylo nevozmozhno.

  
  
  

  Risunok 3. Eto izobrazhenie pokazyvaet otkrytoe sverhskoplenie galaktik, obnaruzhennoe "Plankom" i "XMM-N'yuton". Eto pervoe sverhskoplenie, otkrytoe s pomosh'yu effekta Syunyaeva-Zel'dovicha. Sleva - izobrazhenie, poluchennoe "Plankom". Pravaya panel' pokazyvaet izobrazhenie, poluchennoe s pomosh'yu observatorii "XMM-N'yutona": vidno tri skopleniya galaktik, kotorye sostavlyayut eto sverhskoplenie. Dlya naglyadnosti kontury rentgenovskogo izobrazheniya naneseny na izobrazhenie "Planka". Vidno, chto signal ot sverhskopleniya yavlyaetsya rezul'tatom summy signala ot treh otdel'nyh skoplenii s vozmozhnym dopolnitel'nym vkladom ot voloknistoi struktury (filamentov) mezhdu nimi. Uglovoe rasstoyanie mezhdu verhnim skopleniem i odnim iz skoplenii v nizhnem pravom uglu sostavlyaet priblizitel'no 7.5 minut dugi. Bolee slabye kruglye kontury, rasseyannye povsyudu, ne svyazany so sverhskopleniem; oni kak i tochechnye rentgenovskie istochniki, raspolozheny ili na zadnem plane ili pered sverhskopleniem, i skoree vsego, yavlyayutsya aktivnymi yadrami galaktik. Rentgenovskoe izluchenie, pokazannoe na izobrazhenii "XMM-N'yutona", menyaetsya v diapazone mezhdu 300 eV i 2000 eV, chto sootvetstvuet temperaturnomu diapazonu ot 3.5 millionov do 23 millionam gradusov. Razmer izobrazheniya sostavlyaet priblizitel'no 15 minut dugi. . (Izobrazhenie: Planka: ESA/LFI & HFI Consortia; izobrazhenie XMM-N'yutona: ESA)

  Sovmestnye deistviya mezhdu etimi dvumya missiyami okazalis' chrezvychaino uspeshnymi, i "XMM-N'yuton" budet prodolzhat' issledovanie obnaruzhennye ob'ekty "Planka", chtoby podtverdit' prirodu kandidatov v skopleniya. I bolee togo, v budushem "XMM-N'yuton" mozhet provodit' bolee glubokie nablyudeniya nekotoryh skoplenii, chtoby bolee podrobno izmeryat' ih harakteristiki.

  Signal ot otkrytogo sverhskopleniya yavlyaetsya rezul'tatom summy signalov ot treh otdel'nyh skoplenii, krome togo, vozmozhen dopolnitel'nyi vklad ot voloknistoi struktury mezhdu skopleniyami. Eto v svoyu ochered' daet vazhnye klyuchi k ponimaniyu raspredeleniya gaza na ochen' krupnyh masshtabah, kotoroe, v svoyu ochered', kraine vazhno dlya ponimaniya vklada temnoi materii.

  Pervyi obzor vsego neba "Planka" byl nachat v seredine avgusta 2009 g. i zakonchen v iyune 2010 g. Komanda uchenyh "Planka" v nastoyashee vremya analiziruet dannye iz pervogo obzora vsego neba, chtoby identificirovat' kak izvestnye, tak i novye skopleniya galaktik dlya sostavleniya kataloga, kotoryi budet vypushen v yanvare 2011 g. Predpolagaetsya, chto "Plank" prodolzhit sobirat' dannye do konca 2011 goda, eto oznachaet, chto budet sdelano eshe bolee chem chetyre skana po vsemu nebu.

  Istochnik.

• Re: Novoe otkrytie "Planka".   (M. S. Afanas'ev, 21.09.2010 11:20, 294 Bait) Vezde vidna chetkaya struktura.A vo vseh uchebnikah astronomii prepodaetsya "teoriya razbeganiya galaktik" Fridmana.Kak eto soglasuetsya? Ili kosmologicheskie predstavleniya vekovoi davnosti uzhe ne imeyut znacheniya v silu novyh i takih znachitel'nyh otkrytii(o kotoryh stat'ya)?
• Re: Novoe otkrytie "Planka".   (E. A. Mal'gin, 21.09.2010 15:46, 148 Bait) Navernoe, sverhskopleniya galaktik takzhe sohranyayut svoyu vnutrennyuyu strukturu pod deistviem gravitacii. V konce koncov, tam ochen' mnogo temnoi materii
• Re: Novoe otkrytie "Planka".   (S. S. Romanovskii, 22.09.2010 11:12, 283 Bait) Izluchenie predel'no razryazhennoi plazmy nazyvaemoe "reliktovym izlucheniem" sushestvuet i bez naivnyh raschetov Bol'shogo vzryva astrofizikov nachala 20 veka,osleplennyh kvantovoi revolyuciei v fizike.Eto izluchenie maksimal'no priblizhennoe k "kvarkovoi materii"