מאתגר את החוכמה הקונבנציונלית – אסטרונומים מגלים את הטבע הכפול של קבוצות גלקסיות ואשכולות

אמונה נפוצה בקרב אסטרונומים היא שקבוצות וצבירי גלקסיות נבדלים בעיקר במספר הגלקסיות שהם מכילים – יש פחות גלקסיות בקבוצות ויותר בצבירים. בראשות Maret Einasto, אסטרונומים ממצפה הכוכבים של Tartu של אוניברסיטת Tartu החליטו לבדוק את זה וגילו עוד יותר הבדלים בין קבוצות וצבירים.

ניתן לתאר את מבנה היקום כרשת ענקית, רשת קוסמית, עם שרשראות (פילמנטים) של גלקסיות בודדות וקבוצות קטנות של גלקסיות המחברים בין קבוצות גלקסיות עשירות וצבירים שיכולים להכיל אלפי גלקסיות. בין מערכות הגלקסיות, ישנם חללים ענקיים כמעט ללא חומר גלוי (גלקסיות וגז). קבוצות וצבירי גלקסיות יכולים, בתורם, ליצור מערכות גדולות עוד יותר הנקראות צבירי-על.

מטרות הלימוד ומתודולוגיה

במחקרם, השתמשו אסטרונומי טרטו בנתונים על קבוצות גלקסיות, הגלקסיות הבהירות ביותר שלהן (מה שנקרא גלקסיות ראשיות) והסביבה שלהן. המטרה הייתה לשלב נתונים אלה כדי לראות אם הם יכולים לספק מידע חדש על הסיווג האפשרי של קבוצות בגדלים שונים.

המחקר הראה שניתן לחלק קבוצות וצבירי גלקסיות לשתי מחלקות בעלות תכונות שונות למדי. התהליכים הפיזיקליים המשפיעים על היווצרות והתפתחות הגלקסיות העיקריות בקבוצות ובצבירים שונים בקבוצות עשירות ועניות.
בעבודה תיארו החוקרים את סביבת הקבוצות בשתי דרכים שונות. ראשית, הם תיארו את הרשת הקוסמית במונחים של שדה הצפיפות הכללית, כאשר צבירי-על הם האזורים הגדולים ביותר בצפיפות גבוהה והחללים כאזורי הצפיפות הנמוכה. שנית, הם חישבו את המרחק מציר החוטים הקרוב ביותר עבור כל קבוצת גלקסיות. מרחק זה מראה אם ​​הקבוצה נמצאת בלהט, קרוב או רחוק מחוטים.

החוקרים חילקו את הגלקסיות העיקריות של קבוצות הגלקסיות לגלקסיות ללא היווצרות כוכבים פעילים (גלקסיות אלו הן בעיקר אדומות) וכאלה שבהן היווצרות כוכבים פעילה כעת (כוכבים צעירים מעניקים לגלקסיות אלו את צבען הכחול). עם זאת, הם מצאו גם גלקסיות יוצרות כוכבים אדומים בין הגלקסיות העיקריות של הקבוצות.

בהירות, מיקום ומאפיינים

בהשוואת תכונות הגלקסיות הראשיות בקבוצות בעלות זוהר (או עושר) שונה, נמצא כי קבוצות מתחלקות לשתי מחלקות עיקריות – קבוצות בעלות זוהר גבוהה וצבירים, שבהם כמעט כל הגלקסיות הראשיות הן גלקסיות אדומות שאינן יוצרות כוכבים. , וקבוצות עניות בעלות זוהר נמוכה, שיכולות להיות להן, מלבד אלה ללא היווצרות כוכבים פעילים, גם גלקסיות יוצרות כוכבים כחולים או אדומים כגלקסיות העיקריות.

ההבדלים בין קבוצות ואשכולות אינם מוגבלים לבהירות – ניתן לחלק כל דגימה לשניים על סמך מאפיין אחד. בנוסף, נמצא שקבוצות וצבירי גלקסיות בעלות זוהר גבוהה ממוקמים כולם בחוטים באזורים בצפיפות גבוהה. כל הצבירים הבהירים והעשירים ביותר ממוקמים בחוטים בצבירי-על. לעומת זאת, ניתן למצוא קבוצות גלקסיות בעלות זוהר נמוכה וגלקסיות בודדות בכל מקום ברשת הקוסמית, כולל באזורים בצפיפות נמוכה – בחלל חללים, הממוקמים בחוטים דלילים, או אפילו רחוק למדי מחוטים. מעניין לציין שבצבירי-על, עוצמת הארה של קבוצות גלקסיות עניות בעלות מספר זהה של איברים גבוהה בהרבה מזו של צבירי-על חיצוניים.

המחקר הראה שהמאפיינים הדינמיים של קבוצות עשירות בעלות גלקסיות ראשיות שאינן עוד יוצרות כוכבים שונות גם מאלו של קבוצות בעלות גלקסיות ראשיות בעלות היווצרות כוכבים פעילה. בראשונה, הגלקסיות הראשיות ממוקמות בעיקר במרכז הקבוצה או הצביר, בעוד שהגלקסיות הראשיות יוצרות כוכבים יכולות להיות רחוקות למדי ממרכז הקבוצה. אסטרונומים מצאו שהקשר בין פיזור מהירות הכוכבים של הגלקסיות הראשיות לבין פיזור המהירות הקבוצתי, המוכר ממחקרים קודמים, אינו מתקיים במקרה של צבירים עשירים מאוד, במיוחד בצבירים עם גלקסיות ראשיות שאינן יוצרות כוכבים.

תיאור המאפיינים של מבנה היקום וכיצד הם נוצרים ומתפתחים היא אחת המשימות הבסיסיות של הקוסמולוגיה. התוצאות מרחיבות את ההבנה שלנו לגבי היווצרות והתפתחות של קבוצות וצבירי גלקסיות והגלקסיות העיקריות שלהן ברשת הקוסמית. צבירי גלקסיות עשירים יכולים להיווצר רק באזורים שבהם הצפיפות הכוללת של החומר גבוהה מספיק ושיש בהם הרבה גז הדרוש להיווצרות כוכבים. באזורים כאלה, לאשכולות עשירים יכולים להצטרף קבוצות ואשכולות אחרים (עשירים לא פחות). באזורים בצפיפות נמוכה (האזורים הריקניים כיום), יכולות להיווצר רק קבוצות עניות למדי, הממוקמות די רחוק זו מזו, ולכן יש מעט מיזוגים.

תוצאות המחקר גם מצביעות על כך שהתהליכים הפיזיקליים המשפיעים על היווצרות והתפתחות הגלקסיות העיקריות בקבוצות ובצבירים שונים בקבוצות עשירות ועניות. התפתחותן של גלקסיות בודדות וגלקסיות עיקריות בקבוצות קטנות מושפעת בעיקר מתהליכים בהילות החומר האפל שלהן וסביבן; ההשפעה של גלקסיות אחרות וסביבות מרוחקות יותר (מיזוג קבוצות גלקסיות וכו') חשובה בעיקר בצבירים עשירים. המחקר שלנו גם הדגיש את החשיבות של צבירי-על של גלקסיות כסביבה ייחודית להיווצרות והתפתחות של גלקסיות ומערכות גלקסיות.

בחקר גלקסיות וקבוצות גלקסיות, השלב הבא של קבוצת העבודה יהיה שימוש בנתוני התצפית החדשים, כולל נתונים על גלקסיות חלשות מאוד. מצפה הכוכבים טרטו משתתף במספר תוכניות תצפית כאלה.

מימון: קרן אלפרד פ. סלואן, הקרן הלאומית למדע של ארה"ב, משרד האנרגיה של ארה"ב, מינהל האווירונאוטיקה והחלל הלאומי, Monbukagakusho היפנית, חברת מקס פלנק, המועצה למימון להשכלה גבוהה לאנגליה, ICRAnet באמצעות פרופסורה עבור Jaan Einasto, Vilho, Yrjö וקרן Kalle Väisälä, מועצת המחקר האסטונית