Gromada galaktyk

Mniejsze ugrupowania nazywane są grupami. Galaktyki w gromadzie galaktyk poruszają się po skomplikowanych torach wokół środka masy gromady, zazwyczaj znajdującego się w pobliżu największych galaktyk w gromadzie. Prędkości galaktyk w małych grupach galaktyk są rzędu 200 km/s, ale rosną do prędkości rzędu 800 km/s w dużych gromadach galaktyk^[2].

Gromady galaktyk nie zawsze mają dobrze określone "centrum" (jak układ planetarny czy galaktyka). W gromadach galaktyk występuje też stosunkowo gęsty i gorący ośrodek międzygalaktyczny. Obserwacje rentgenowskie wykazały, że w dużych i jasnych gromadach galaktyk temperatura tego gazu osiąga wartości od 10⁷ do 10⁸ K. Promieniowanie rentgenowskie emitowane przez ten gaz ma charakter termicznego promieniowania hamowania. Masa gazu w gromadzie galaktyk jest porównywalna z masą zawartą w samych galaktykach, ale łączna masa galaktyk i gazu pomiędzy nimi nie wystarcza, aby grawitacyjnie związać gromadę. Niezbędna jest obecność ciemnej materii o masie kilkukrotnie przewyższającej masę galaktyk i gazu, aby zapewnić dostatecznie silne pole grawitacyjne, które uniemożliwia ucieczkę galaktyk i gorącego gazu z gromady. W szczególności, pod koniec sierpnia 2006 zespół astronomów ze Steward Obserwatory w Tucson przy University of Arizona^[3] potwierdził obserwacyjnie istnienie ciemnej materii w gromadzie galaktyk Pocisk.

Gromady galaktyk mają rozmiary od jednego do dziesięciu milionów lat świetlnych i masy rzędu 10¹⁴ do 10¹⁵ mas Słońca. Powstały one z pierwotnych zaburzeń gęstości materii o wysokiej amplitudzie ^[4], zaś rozkład mas herarchicznie formujących się gromad można opisać matematycznie użwając formalizmu Pressa-Schechtera ^[5]. Podczas grawitacyjnego kolapsu takiego zaburzenia, główną rolę w jego dynamice odgrywała ciemna materia obecna w gromadzie. Wypełniający gromadę gaz uległ wówczas podgrzaniu do wysokiej temperatury wskutek kompresji adiabatycznej oraz przejścia fal uderzeniowych powstających w przepływie naddźwiękowym. W zwiazku z tym, jasność rentgenowska stanowi dobry miernik potencjału grawitacyjnego danej gromady. Odkrycie wielu gromad było możliwe dzięki obserwacjom przeprowadzonym przez satelity takie jak ROSAT, ASCA i BeppoSAX, zaś duża jasność gromad w zakresie rentgenowskim, rzędu 10⁴³ do 10⁴⁵ erg/s pozwala na ich detekcję nawet przy dużych odległościach kosmologicznych. Gromady obserwuje się również w zakresie optycznym i w podczerwieni, obrazując galaktyki należące do gromady i wyznaczając ich przesunięcie ku czerwieni. Gromady odkrywa się ponadto badając zaburzenia w rozkładzie mikrofalowego promieniowania tła wskutek jego rozproszenia w gorącym gazie (efekt Suniajewa-Zeldowicza). Jest to metoda pozwalająca oszacować masę gromady, niezależna od przesunięcia ku czerwieni.

Świecący rentgenowsko gaz w gromadzie galaktyk powinien szybko się chłodzić wskutek emisji promieniowania. Poniewaz gęstość w gromadzie rośnie w kierunku jej centrum, to tam produkuje się najwięcej promieniowania i gaz chłodzi się najszybciej. Spadek ciśnienia tego gazu powoduje z kolei napływ materii z zewnętrznych obszarów gromady (ang. 'cooling flow'). Taki mechanizm powinien teoretycznie spowodować wychłodzenie gromady w skali czasowej miliona lat ^[6]. Obserwacje o wysokiej rozdzielczości, przeprowadzone przez teleskop XMM-Newton, nie wykazały jednak obecności linii emisyjnych które powinny być charakterystyczne dla gazu o temperaturze poniżej 3 keV ^[7]. Wśród proponowanych wyjaśnień, co może być źródłem dodatkowego grzania gazu w gromadach galaktyk, proponuje się przede wszystkim aktywne jądra galaktyk, promienie kosmiczne, a także eksplozje supernowych.

Najbliższą nam gromadą galaktyk jest gromada w Pannie w gwiazdozbiorze Panny (inaczej zwana Virgo, od łacińskiej nazwy tego gwiazdozbioru). Odległa jest o około 48 milionów lat świetlnych. Odległa gromada COSMOS-AzTEC3, odkryta dzięki obserwacjim Spitzera, Chandry i teleskopu Hubble'a, jest położna 12,6 miliardów lat świetlnych od Ziemi. Odkryta przez należący do ESO Very Large Telescope w Chile gromada CL J1449+0856 ma przesunięcie ku czerwnieni z = 2,07 (http://www.eso.org/public/news/eso1108/). Oprócz gromad, galaktyki tworzą także jeszcze większe struktury, zwane supergromadami galaktyk.

Źródło: Wikipedia (autorzy, na licencji CC-BY-SA 3.0)