Astronomowie jako detektywi

Czy astronom może być detektywem? Jak najbardziej, ponieważ wszystko to, co obserwujemy na niebie, wymaga dość dużej dedukcji i kojarzenia faktów. Najnowszą "sprawą", którą zajmowali się astronomowie-detektywi, było potężne zderzenie, owocujące zjawiskami, jakich nigdy przedtem nie obserwowano jednocześnie. Czyli?

Badano historię gromady galaktyk Abell 2744 (zwana jest także gromadą Pandora). Śledztwo pozwala przypuszczać, że jej powstanie zawdzięczamy zderzeniom co najmniej czterech innych gromad jednocześnie. Oczywiście nie był to gwałtowny proces (z takim kojarzy się właśnie słowo "zderzenie"), ale trwał około 350 milionów lat! Jak powiedział jeden z "detektywów", Julian Merten:

Podobnie jak śledczy, ustalający przyczyny wypadku drogowego, my możemy użyć obserwacji kosmicznego karambolu do zrekonstruowania wydarzeń, które trwały nawet setki milionów lat. Dzięki tej wiedzy możemy określić w jaki sposób formują się struktury we wszechświecie i jak podczas zderzeń oddziałują ze sobą różne typy materii.

Kolizja spowodowała wiele zjawisk, których nigdy wcześniej nie było obserwowano. My natomiast podejrzeliśmy dokładnie Abell 2744 dzięki teleskopowi VLT (Very Large Telescope), należącego do ESO, a także z pomocą japońskiego Teleskopu Subaru. Do tego dodano materiały zdobyte przez Teleskop Hubble'a oraz Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra (NASA). Najłatwiejsze było odnalezienie gorącego gazu w gromadzie, gdyż Chandra widzi je bezpośrednio. Stanowi on ok. 20 procent masy gromady, a 5 procent to gwiazdy. Co z pozostałymi 75%? Jest to tajemnicza ciemna materia.

Aby zrozumieć co zaszło podczas zderzenia zespół astronomów musiał wykonać mapę rozmieszczenia wszystkich trzech typów materii. Do identyfikacji ciemnej materii naukowcy skorzystali z soczewkowania grawitacyjnego. W pobliżu jądra gromady znajduje się "pocisk", w którym gaz jednej z gromad zderzył się z gazem pochodzącym z innej, wytwarzając falę uderzeniową. Ciemna materia przetrwała kolizję zupełnie nienaruszona. Ten efekt obserwowano w zaledwie kilku zderzeniach gromad galaktyk, w tym w oryginalnej "gromadzie Pocisk". Jak powiedział Dan Coe, śledzący Abell 2744:

Abell 2744 wydaje się być uformowana z czterech różnych gromad uwikłanych w serię kolizji, które rozgrywały się w okresie około 350 milionów lat. Skomplikowane i nierówne rozmieszczenie różnych typów materii jest w tym wypadku fascynujące.

Bardzo rzadkie cechy wykazują zewnętrzne części gromady. Na przykład jeden z jej sporych obszarów zawiera dużo ciemnej materii, ale za to brakuje tam jasnych galaktyk czy też gorącego gazu. Odosobniony obłok gazu został wyrzucony i poprzedza związaną z nim ciemną materię, zamiast za nią podążać. Ta zagadkowa konfiguracja może dać astronomom wskazówki na temat tego, jak zachowuje się ciemna materia i jak różne składniki wszechświata oddziałują ze sobą.

A tak właściwie to po co te badania? Otóż gromady galaktyk to jedne z największych struktur w kosmosie, jakie znamy - zawierać mogą nawet biliony gwiazd. Poznanie sposobu, w jaki powstają i rozwijają się poprzez powtarzające się kolizje, może nam pomóc w zrozumieniu budowy całego wszechświata. Astronomowie zapowiadają dalsze badania gromady Pandora, która jest uznawana za najbardziej złożonego i fascynującego mergera (czyli twór powstały przez fuzję kilku innych), jaki zaobserwowano do tej pory.