Imagen de rayos X de 365 cúmulos galácticos en XXL Survey
Escaneando el cielo en busca de fuentes de rayos X, el Observatorio de Rayos X ESM de XMM-Newton realizó la Encuesta XXL, el programa de observación más grande hasta la fecha. Recientemente se publicó el segundo lote de datos de la revisión, que incluye información sobre 365 cúmulos galácticos, que rastrearon la estructura a gran escala del Universo y sus etapas evolutivas en el tiempo con 26,000 núcleos galácticos activos (AGN).
Al estudiar dos grandes partes celestes con mayor sensibilidad, este estudio de rayos X fue el primero en detectar suficientes cúmulos galácticos y AGN, para que los científicos pudieran mostrar la distribución de tales objetos en el Universo distante con un detalle sin precedentes. Los resultados reforzaron las expectativas del modelo cosmológico ahora adoptado.
Los rayos X se crean en uno de los procesos más energéticos del Universo. Sin embargo, están bloqueados por la atmósfera terrestre, por lo que solo puedes ver eventos desde el espacio. Cuando se los mira, los telescopios básicamente fijan dos fuentes: cúmulos galácticos que penetran gas caliente y núcleos galácticos activos (AGN): áreas compactas brillantes en los centros de algunas galaxias que ocultan el agujero negro supermasivo que se alimenta.
XMM-Newton de ESA es considerado uno de los telescopios de rayos X más potentes. Durante los últimos 8 años, ha dedicado 2,000 horas de trabajo a la medición de rayos X dentro de la Encuesta XXL, donde observó dos áreas de cielo vacío aparente (25 grados cuadrados cada una). El primer conjunto de datos lanzado en 2015. Incluía los 100 grupos de galaxias más brillantes y 1000 AGN. El estudio demostró que los grupos de rayos X son tan distantes que la luz nos llegó a la mitad de la edad del Universo moderno, y AGN vive aún más lejos. Algunas fuentes son tan remotas que el telescopio no recibió más de 50 fotones de rayos X, lo que dificulta la determinación de su verdadera naturaleza.
Una vista compuesta del cúmulo galáctico XLSSC006, creada mediante la combinación de observaciones de rayos X del observatorio espacial XMM-Newton con datos ópticos y de infrarrojo cercano del telescopio Canadá-Francia-Hawai. El cúmulo, dotado de un desplazamiento al rojo de 0.43 y una masa de 5 x 1014 solares, tiene dos galaxias dominantes, lo que indica un evento de fusión
La materia en el Universo está distribuida de manera desigual, pero forma una red filiforme cósmica formada por gravedad y cúmulos galácticos. Estas últimas se consideran las estructuras de espacio más grandes que rastrean los picos de densidad máxima. Debido a esto, se convierten en una herramienta poderosa para responder preguntas cosmológicas intrigantes.
La estructura y la evolución del espacio se describen mediante un conjunto de parámetros cosmológicos, que incluyen la densidad de varios componentes y la velocidad de expansión del Universo. Ahora tenemos indicadores suficientemente precisos, pero para una descripción más detallada de la estructura universal es necesario cubrir escalas grandes. El objetivo final de XXL Survey es proporcionar un catálogo extenso y detallado de grupos que puedan utilizarse para limitar los parámetros cosmológicos.
El satélite de la ESA, Planck, determinó los valores de los parámetros cosmológicos mediante el examen de la radiación de reliquia, datos del Universo más antiguo. Después de recibir información de la Encuesta XXL, los investigadores compararon estos valores. Resulta que la distribución de grupos y AGN es consistente con el modelo cosmológico generalmente aceptado, que recurre a la constante de Einstein como una explicación para la expansión acelerada del Universo. AGN es difícil de usar para la evaluación, porque sus características están influenciadas por muchos factores externos. Por lo tanto, los investigadores utilizaron los datos de AGN de la Encuesta XXL para comprender el proceso de formación y desarrollo de los agujeros negros.
El mosaico muestra 365 grupos XXL de reconocimiento galáctico en los datos ópticos de las longitudes de onda del telescopio Canadá-Francia-Hawai y el telescopio Blanco del Observatorio Internacional Cerro Tololo. Los grupos están ordenados lejos de nosotros, comenzando desde los más cercanos con un desplazamiento al rojo de 0.03 (arriba a la izquierda) y terminando en los más distantes, a 1.99
Gracias a XXL Survey, los científicos pudieron medir por primera vez el efecto de la formación tridimensional de agrupaciones distantes y AGN en una escala extremadamente grande. Para una mayor exploración de los filamentos cósmicos, planean utilizar el futuro satélite Euclid, que podrá observar la luz emitida hace 10 mil millones de años.
Las revisiones de XMM-Newton también plantearon nuevas preguntas sobre la física de los cúmulos galácticos, que planean estudiar en detalle la próxima misión de la ESA Athena en 2031. El dispositivo podrá observar grupos más distantes, proporcionando más información sobre la evolución universal.
