Hubble odkrywa tysiące gromad kulistych pośród galaktyk w Gromadzie Coma

Spoglądając 300 milionów lat świetlnych stąd w potężne morze galaktyk, astronomowie korzystający z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a dokonali pełnego przeglądu najmniejszych jego elementów: 22 426 gromad kulistych.

Przegląd opublikowany 9 listopada 2018 roku w periodyku Astrophysical Journal pozwoli astronomom wykorzystanie pola gromad kulistych do stworzenia mapy rozkładu materii i ciemnej materii w Gromadzie Coma zawierającej ponad 1000 galaktyk.

Ponieważ gromady kuliste są dużo mniejsze od całych galaktyk – oraz znacznie liczniejsze – są one dużo lepszym wskaźnikiem tego jak przestrzeń jest zakrzywiana przez grawitację gromady galaktyk. W rzeczywistości, Gromada Coma jest jednym z pierwszych miejsc, w których obserwowane anomalie grawitacyjne uznano za wskazujące na obecność dużych ilości  niewidocznej masy – później nazwanej ciemną materią.

Gromady kuliste gwiazd to przypominające śnieżynki wyspy materii składające się z setek tysięcy starych gwiazd. Stanowią one integralny element narodzin i wzrostu galaktyk. Około 150 gromad kulistych krąży wokół naszej Drogi Mlecznej, a ponieważ zawierają one jedne z najstarszych znanych gwiazd we wszechświecie, musiały istnieć także w czasach formowania się naszej galaktyki.

Niektóre gromady kuliste Drogi Mlecznej widoczne są gołym okiem jako “rozmyte gwiazdy”. Jednak w odległości, w jakiej znajduje się Gromada Coma, jej gromady kuliste są jedynie pojedynczymi punktami świetlnymi nawet dla soczewek Hubble’a. W ramach przeglądu odkryto gromady kuliste rozprzestrzenione w przestrzeni między galaktykami. Zostały one osierocone przez swoje galaktyki macierzyste w trakcie bliskich przejść jednych galaktyk obok drugich w zatłoczonej gromadzie.  Oprócz tego Hubble odkrył, że niektóre gromady kuliste ustawiają się w liniach przypominających mosty między galaktykami. To dowody na interakcje między galaktykami, w których we obiekty wzajemnie odkształcają się grawitacyjnie.

Astronom Juan Madrid z Australian Telescope National Facility w Sydney w Australii po raz pierwszy pomyślał o rozkładzie gromad kulistych w Comie gdy badał zdjęcia z Hubble’a wskazujące, że gromady kuliste rozciągają się aż po krawędź każdego dowolnego zdjęcia galaktyk w Gromadzie Coma.

Oczekiwał na dalsze dane z jednego z przeglądów realizowanych za pomocą Hubble’a, a opracowanego do uzyskania danych o całej gromadzie Coma – Coma Cluster Treasury Survey. Niemniej jednak, w połowie programu, w 2006 eoku, rewelacyjna kamera Advanced Camera for Surveys (ACS) uległa elektronicznej usterce. (ACS została później naprawiona przez astronautów w 2009 roku w ramach misji serwisowej).

Aby wypełnić luki w danych, Madrid wraz ze swoim zespołem pieczołowicie kolekcjonowali liczne zdjęcia przedstawiające gromadę galaktyk, wykonywane za pomocą Hubble’a w ramach innych programów obserwacyjnych. Wszystkie zdjęcia archiwizowane są w Mikulski Archive for Space Telescopes w Baltimore w stanie Maryland. Madrid następnie stworzył mozaikę przedstawiającą centralny region gromady.

Zespół opracował algorytmy analizowania zdjęć gromady Coma, na których zgromadzono co najmniej 100 000 potencjalnych punktów świetlnych. Program wykorzystał barwę gromad kulistych (zdominowanych przez blask starzejących się czerwonych gwiazd) oraz sferyczny kształt, aby wyeliminować inne obiekty takie jak galaktyki tła niezwiązane z gromadą Coma.

Choć Hubble posiada najwyższej jakości detektory o niezrównanej czułości i rozdzielczości, ich główną wadą jest niezwykle małe pole widzenia. “Jednym z ciekawych aspektów naszych badań jest udowodnienie jak fascynującej nauki możemy się spodziewać gdy do pracy przystąpi teleskop WFIRST (Wide Field Infrared Survey Telescope), który będzie miał znacznie większe pole widzenia niż Hubble” mówi Madrid. “Będziemy w stanie wykonywać zdjęcia całej gromady galaktyk za jednym zamachem”.

Źródło: ESA/Hubble