Скопление Девы, расположенное на расстоянии около 54 миллионов световых лет от нас, является ближайшим скоплением галактик и вторым по яркости в рентгеновских лучах. В скоплении находится более 2000 галактик, а пространство между ними заполнено диффузным газом, настолько горячим, что он светится в рентгеновских лучах.
Используя японский рентгеновский спутник Suzaku, группа под руководством Ауроры Симионеску, астрофизика из Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) в Сагамихаре, провела наблюдения за скоплением вдоль четырех рукавов, простирающихся на расстояние до 5 миллионов световых лет от его центра.
«Более тяжелые химические элементы, от углерода и выше, производятся и распространяются в межзвездном пространстве звездами, которые взрываются как сверхновые в конце своей жизни», — сказал Симионеску. Это химическое рассредоточение продолжается во все более крупных масштабах за счет других механизмов, таких как отток галактик, взаимодействия и слияния с соседними галактиками, а также разрушение, вызванное движением галактики через скопления галактик, заполняющих горячий газ.
Сверхновые можно разделить на два широких класса.
Звезды, рожденные с массой более чем в восемь раз превышающей массу Солнца, коллапсируют под собственным весом и взрываются как сверхновые с коллапсом ядра. Белые карлики могут стать нестабильными из-за взаимодействия с ближайшей звездой и взорваться как так называемые сверхновые типа Ia.
Эти разные классы сверхновых имеют разный химический состав. Сверхновые с коллапсом ядра в основном рассеивают элементы от кислорода до кремния, в то время как взрывы белых карликов выделяют преимущественно более тяжелые элементы, такие как железо и никель. Изучение распределения этих элементов в огромном объеме пространства, таком как скопление галактик, помогает астрономам восстановить, как, когда и где они были произведены. Как только химические элементы, образованные сверхновыми, рассеиваются и смешиваются в межзвездном пространстве, они включаются в более поздние поколения звезд.
Общий состав большого объема пространства зависит от сочетания типов сверхновых. Например, для учета общего химического состава Солнца и Солнечной системы требуется смесь примерно одной сверхновой типа Ia на каждые пять взрывов с коллапсом ядра.
«Один из способов подумать об этом — это то, что мы ищем рецепт сверхновой, который произвел химический состав, который мы видим в гораздо более крупных масштабах, и сравниваем его с рецептом нашего собственного солнца», — сказал соавтор Норберт Вернер, исследователь. в Институте астрофизики элементарных частиц и космологии Кавли (KIPAC) в Стэнфордском университете в Калифорнии.
В более раннем исследовании, проведенном Вернером, данные Сузаку показали, что железо было равномерно распределено по всему скоплению галактик Персей, но информация о более легких элементах, в основном образованных сверхновыми звездами с коллапсом ядра, была недоступна.
Наблюдения за скоплением Девы дают недостающие ингредиенты. Отчет о своих выводах в октябре. 1 выпуск The Astrophysical Journal Letters, Симионеску и ее коллеги показывают, что они впервые обнаруживают железо, магний, кремний и серу на всем протяжении скопления галактик. Соотношения элементов постоянны во всем объеме скопления и примерно соответствуют составу Солнца и большинства звезд в нашей галактике.
Поскольку скопления галактик покрывают огромные объемы космоса, астрономы могут использовать один пример для экстраполяции среднего химического состава Вселенной. Исследование показывает, что химические элементы в космосе хорошо перемешаны и мало изменяются в самых больших масштабах. Во Вселенной действовало одинаковое соотношение типов сверхновых — один и тот же рецепт, который, как считается, отвечает за структуру Солнечной системы. Вероятно, это произошло, когда Вселенной было от 2 до 4 миллиардов лет, в период, когда звезды формировались с самой быстрой скоростью в космической истории.
«Это означает, что элементы, столь важные для жизни на Земле, доступны в среднем в одинаковых относительных пропорциях по всей Вселенной», — пояснил Симионеску. "Другими словами, химические требования к жизни распространены во всем космосе."
Запущенный 10 июля 2005 года, Suzaku был разработан в Институте космических и астронавтических наук (ISAS) в Японии, который является частью JAXA, в сотрудничестве с NASA и другими японскими и американскими организациями.S. учреждения. Центр космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, поставлял рентгеновские телескопы Сузаку и программное обеспечение для обработки данных, а также эксплуатировал установку, поддерживающую U.S. астрономы, которые использовали спутник.
Сузаку проработал 10 лет — в пять раз больше запланированного срока — и стал самой долго функционирующей японской рентгеновской обсерваторией.
В авг. 26 января JAXA объявило об окончании миссии из-за ухудшения состояния космического корабля.
«Сузаку предоставил нам десятилетие революционных измерений», — сказал Роберт Петре, руководитель лаборатории рентгеновской астрофизики Годдарда. «Мы развиваем это наследие прямо сейчас с его преемником, ASTRO-H, шестым рентгеновским астрономическим спутником Японии, и мы работаем над его запуском в 2016 году."