Posted by ექსპერიმენტ NIKA-ს მეცნიერთა ჯგუფმა, გალაქტიკათა რამდენიმე გროვის შერწყმაში გაზების სიჩქარეთა გადანაწილების სურათი პირველად მიიღო.
კოსმოლოგიის თვალსაზრისით, სამყაროს დამზერადი აღნაგობა, მასში ყველაზე დიდი სტრუქტურების, გალაქტიკური გროვების განაწილებით განისაზღვრება. მათი ფორმირება, ფაქტიურად, დიდი აფეთქების მერევე დაიწყო. ამავე დროს, სამყაროს მასის მხოლოდ რამდენიმე პროცენტი მოდის გალაქტიკებზე. გროვათა მასის 85% ბნელ მატერიაზე, კიდევ 12% კი გავარვარებულ იონიზირებულ გაზზე მოდის. ამიტომ გალაქტიკათა გროვების ფორმირება, პირველ რიგში, ბნელი მატერიის გრავიტაციული მიზიდულობით არის განპირობებული. გაზი და გალაქტიკები, მხოლოდ გრავიტაციულ პოტენციალს მიყვება, რაც ბნელი მატერიის განაწილებაზეა დამოკიდებული. სამაგიეროდ, მთელ დამზერად უნფორმაციას ეს ხილული გროვები გვაძლევ (მოკლედ კოსმოლოგიური მოდელის შესახებ).
მსხვილი გროვების ფორმირებას, ქვეგროვებისა და გალაქტიკური ჯგუფების შეჯახება სდევს თან. დიდი აფეთქების მერე, ენერგეტიკული თვალსაზრისით, ეს, სამყაროს ყველაზე ენერგიული (ჯამური ენერგია) მოვლენებია. სამყაროს სტრუქტურათა ფორმირებაში გასარკვევად, ზეგროვების ფიზიკის შესწავლა უმნიშვნელოვანესია. ამისათვის კი გალაქტიკათა სიჩქარეების დადგენაა აუცილებელი. წითელ წანაცვლებაზე (მანძილები კოსმოსურ ობიექტებამდე) დაფუძნებული კლასიკური მეთოდი ობიექტთა სიჩქარეების გაზომვის საშუალებას იძლევა, თუმცა დამატებით, ობიექტამდე მანძილის დადგენაც უნდა მოხდეს. ხსენებული მეთოდი სამყაროს შედარებით ახლო სივრცით არის შეზღუდული, მანძილის ზრდასთან ერთად ცდომილებაც იზრდება.
არსებობს გალაქტიკათა გროვების სიჩქარეების პირდაპირი გაზომვის სხვა მეთოდიც, რომელიც ობიექტამდე მანძილზე არც ისე ძლიერად არის დამოკიდებული – სიუნიაევ-ზელდოვიჩის კინეტიკური ეფექტი.
ჯერ გავიგოთ რა არის სიუნიაევ-ზელდოვიჩის თერმული ეფექტი. ეს არის რელიქტური გამოსხივების (ის მაშინ გაჩნდა, როცა დიდი აფეთქების შედეგად წარმოქმნილი პლაზმა გაფართოვდა და გაცივდა, რითაც ელექტრომაგნიტური ტალღებისთვის გამჭვირვალე გახდა) ფოტონების სიხშირის ცვლილება ვარსკვლავთშორის გაზებში არასებულ მაღალენერგიულ ელექტრონებთან შეჯახებით (კომპტონის გაბნევის უკუეფექტი). ასეთი გაბნევის შედეგად, ფოტონები დამატებით ენერგიას იღებენ და მათი სიხშირე იზრდება, ხოლო თვითონ ელექტრონები, გროვის შემადგენელი გავარვარებული გაზიდან იღებენ ენერგიას (რომელიც, თავის მხრივ, გრავიტაციის ზემოქმედებით ადიაბატური (შემომფარგლავ გარემოსთან სითბოცვლის გარეშე) შეკუმშვით ცხელდება, ასევე გალაქტიკებისა და გალაქტიკათშორისი გაზების შეჯახებით). ამ ეფექტის დამზერა სპექტრის მიკროტალღური ნაწილის სხვადასხსვა სიხშირეზე შედგენილი გამოსხივების რუქების შედარებით ხდება: რელიქტური გამოსხივების სიხშირის პიკზე (160 გჰც.), დიდი რაოდენობის გაზის მქონე გროვის მიმართულებით ინტენსიურობის ლოკალური მინიმუმი დაიმზირება, ხოლო უფრო მაღალ სიხშირეებზე (400 გჰც.), პირიქით, ინტენსიურობის მატება.
ორივე ინსტრუმენტი – NIKA და NIKA2, 150-260 გჰც (გიგაჰერცი) სიხშირის ასტრონომიული სიგნალის მიღებაზეა გათვლილი. ხდება სინათლის სხივის გაყოფა სპეციალური ფილტრით, რომელიც მასზე დაცემული გამოსხივების ერთ სიხშირეს ირეკლვს, მეორეს კი ატარებს და (ათასამდე) სპეცდეტექტორებით დაფარული სამი სხვადასხვა სიბრტყისკენ მიმართავს მათ: ერთი 150 გჰც. სიხშირისთვის, ორიც – 260 გჰც-სთვის. ფოკალურ მანძილზე (სადაც გამოსახულება პროეცირდება) მოთავსებული ორი სიბრტყე, სიგნალის პოლარიზაციაზე დაკვირვებისთვის არის საჭირო: სიგნალი მაპოლარიზირებელი ბადით ორად იყოფა, რომელთაგან თითოეული შესაბამისი ფოკალური სიბრტყისკენ იგზავნება. დამზერის სრული კუთხე 2,2 კუთხურ წუთს შეადგენს (″ – კუთხური წუთი (′) ან წამი (″) ასტრონომიაში ბრტყელი კუთხეების გრადუსებში გაზომვისთვის გამოიყენება. საათის 60 წუთიან ინტერვალებად დაყოფის ანალოგიურად გრადუსსაც 60 წუთზე ყოფენ (′) , ხოლო წუთს 60 წამზე (″) ), ხოლო გარჩევადობის შესაძლებლობა, შესაბამისად, 12,3 და 18,1 კუთხური წამი.
გალაქტიკურ გროვებზე დაკვირვების ორსიხშირიანი მიდგომა სიუნიაევ-ზელდოვიჩის ეფექტის ორივე შემადგენელის დაფიქსირების საშუალებას იძლევა. კინეტიკური ეფექტის დამზერა უფრო სასურველია და რადგან NIKA-მ მისდამი მაღალი მგრძნობელობა გამოავლინა, პირველ რიგში სწორედ ამ ეფექტზე მოხდა ყურადღების გამახვილება. დაკვირვებისთვის ყველაზე თვალსაჩინო ობიექტი იქნა შერჩეული – უზარმაზარი გროვა MACS J0717.5+3745, მდებარე 5,4 მილიარდი სინათლის წლის მანძილზე დედამიწიდან. მნიშვნელოვანია, რომ ამ გროვის კვლევა ადრე სხვა მეთოდებითაც მოხდა, ხოლო ახალი ექსპერიმენტით მიღებული ნებისმიერი შედეგების გადამოწმება აუცილებელია.
გალაქტიკური გროვა MACS J0717.5+3745-ის ნაკრები გამოსახულება. მწვანე ფერით ”ჰაბლიდან” მიღებული მონაცემებია წარმოდგენილი. წითლით – გაზის სიმკვრივე ”ჩანდრას” მიხედვით. წითელი წრეები A, B, C და D – ჯგუფის წარმომქნელ გალაქტიკათა გროვები. ცისფერი ლაქები – ელექტრონული გაზის წნევა, ყვითელი კონტურები – სიგნალი სიუნიაევ-ზელდოვიჩის ეფექტის მიხედვით (უწყვეტი კონტურები – დადებითი ეფექტია, ანუ გაზი ჩვენკენ მოძრაობს, წყვეტილი კონტურები – უარყოფითი ეფექტი); ორივე განაწილება ინსტრუმენტ NIKA-თია მიღებული. გროვამდე მანძილი 5,4 მლრდ. სინათლის წელია, ხოლო ზომა – დაახლოებით 5 მლნ. სინათლის წელი (lpsc.in2p3.fr).
სიუნიაევ-ზელდოვიჩის კინეტიკური ეფექტის გაზომვა მხოლოდ პირველი ეტაპია. მეორე, არანკლებ რთული – გროვაში გაზების სიჩქარეთა განაწილების დადგენაა. მონაცემები უარყოფით კინეტიკურ ეფექტს გვიჩვენებს გროვის B ნაწილში, ანუ ის ჩვენგან საწინააღმდეგო მიმართულებით მოძრაობს რელიქტური გამოსხივების მიმართ და დადებით ეფექტს გროვის C ნაწილში, რომელიც შესაბამისად, ჩვენკენ მოძრაობს (მზერის სხივის მიმართულებით). ზუსტი სიჩქარის დადგენა, სიგნალიდან ამ მონაცემის გამოყოფას ნიშნავს, რისთვისაც მზერის სხივის მიმართულებით გაზის სიმკვრივის ცოდნაა საჭირო, რომლის მოდელირებაც ელექტრონული სიმკვრივის ტერმინოლოგიით ხდება. გროვაში გაზის სიჩქარის განსაზღვრა გამოყენებულ მოდელზე არის დამოკიდებული. კიდევ ბევრი გროვის კვლევა იქნება საჭირო, რათა გაირკვეს მოდელირებისადმი როგორი მიდგომა და ანალიზის სტრატეგია არის უკეთესი.