Image XMM-Newton d'un amas de galaxies. Crédit image: ESA Cliquez pour agrandir
L'observatoire de rayons X de l'ESA, XMM-Newton, a pour la première fois permis aux scientifiques d'étudier en détail l'histoire de la formation des amas de galaxies, non seulement avec des objets sélectionnés arbitrairement, mais avec un échantillon représentatif complet des amas.
Savoir comment ces objets massifs se sont formés est une clé pour comprendre le passé et l'avenir de l'Univers.
Les scientifiques fondent actuellement leur image bien fondée de l'évolution cosmique sur un modèle de formation de structures où de petites structures se forment d'abord et celles-ci constituent ensuite des objets astronomiques plus grands.
Les amas de galaxies sont les objets les plus grands et les plus récemment formés dans l'Univers connu, et ils ont de nombreuses propriétés qui en font de grands "laboratoires" astrophysiques. Par exemple, ce sont des témoins importants du processus de formation de la structure et des «sondes» importantes. pour tester des modèles cosmologiques.
Pour tester avec succès de tels modèles cosmologiques, nous devons avoir une bonne compréhension observationnelle de la structure dynamique des amas de galaxies individuels à partir d'échantillons d'amas représentatifs.
Par exemple, nous devons savoir combien de clusters sont bien évolués. Nous devons également savoir quels groupes ont connu une récente accumulation de masse gravitationnelle importante et quels groupes sont à un stade de collision et de fusion. De plus, une mesure précise de la masse des grappes, effectuée avec les mêmes données XMM-Newton, est également une condition préalable nécessaire aux études cosmologiques quantitatives.
La partie la plus facilement visible des amas de galaxies, c'est-à-dire les étoiles dans toutes les galaxies, ne représente qu'une petite fraction du total de ce qui constitue l'amas. La majeure partie de la matière observable de l'amas est composée d'un gaz chaud (10-100 millions de degrés) piégé par la force potentielle gravitationnelle de l'amas. Ce gaz est complètement invisible aux yeux de l'homme, mais en raison de sa température, il est visible par son émission de rayons X.
C'est là qu'intervient XMM-Newton. Grâce à sa puissance sans précédent de collecte de photons et à sa capacité de spectroscopie spatialement résolue, XMM-Newton a permis aux scientifiques de réaliser ces études si efficacement que non seulement des objets isolés, mais aussi des échantillons représentatifs entiers peuvent être étudiés de façon routinière. .
XMM-Newton produit une combinaison d'images de rayons X (dans différentes bandes d'énergie de rayons X, qui peuvent être considérées comme différentes couleurs de rayons X), et effectue des mesures spectroscopiques de différentes régions du cluster.
Alors que la luminosité de l'image donne des informations sur la densité de gaz dans le cluster, les couleurs et les spectres fournissent une indication de la température interne du gaz du cluster. De la distribution de la température et de la densité, les paramètres physiquement très importants de la pression et de l'entropie? peut également être dérivé. L'entropie est une mesure de l'historique de chauffage et de refroidissement d'un système physique.
Les trois images ci-jointes illustrent l'utilisation de la distribution d'entropie dans les «rayons X lumineux». gaz comme moyen d'identifier divers processus physiques. L'entropie a la propriété unique de diminuer avec le refroidissement radiatif, d'augmenter en raison des processus de chauffage, mais de rester constante avec la compression ou l'expansion sous conservation d'énergie.
Ce dernier assure qu'un «registre fossile»? de tout chauffage ou refroidissement est conservé même si le gaz change par la suite de manière adiabatique (sous conservation d'énergie).
Ces exemples sont tirés de l'échantillon REFLEX-DXL, un échantillon statistiquement complet de certains des amas lumineux les plus radiographiques trouvés dans le ROSAT All-Sky Survey. ROSAT était un observatoire à rayons X développé dans les années 1990 en coopération entre l'Allemagne, les États-Unis et le Royaume-Uni.
Les images fournissent des vues de la distribution d'entropie codée en couleur où les valeurs augmentent du bleu, vert, jaune au rouge et blanc.
Source d'origine: portail ESA
