MIT-astronomer har upptäckt nya och ovanliga galaktiska stadsdelar som tidigare studier förbisett. Deras resultat, publiceras idag, tyder på att ungefär 1 procent av galaxhoparna ser atypiska ut och lätt kan felidentifieras som en enda ljus galax. När forskare lanserar nya kluster-jaktteleskop, de måste följa dessa fynd eller riskera att få en ofullständig bild av universum.

Galaxhopar innehåller hundratals till tusentals galaxer som är sammanbundna av gravitationen. De rör sig genom en het soppa av gas som kallas intraklustermediet, som innehåller mer massa än alla stjärnor i alla galaxer inom den. Denna heta gas ger bränsle till stjärnbildningen när den svalnar och avger röntgenstrålning som vi kan observera med rymdbaserade teleskop.

Detta ljusa gasmoln skapar en suddig gloria av röntgenstrålar runt galaxhopar, få dem att sticka ut från mer diskreta punktkällor av röntgenstrålar producerade av, till exempel, en stjärna eller kvasar. Dock, vissa galaktiska stadsdelar bryter denna form, som MIT-docent Michael McDonald fick veta för nio år sedan.

Under 2012, McDonald upptäckte ett kluster olik alla andra, som lyste starkt som en punktkälla i röntgen. Dess centrala galax är värd för ett glupande svart hål som förbrukar materia och spyr ut röntgenstrålar så starkt att det dränker den diffusa strålningen från intraklustermediet. I dess kärna, klustret bildar stjärnor med en hastighet som är ungefär 500 gånger högre än de flesta andra hopar, ger den den blåa glöden hos en ung stjärnpopulation istället för den typiska röda nyansen hos åldrande stjärnor.

"Vi har letat efter ett sådant här system i årtionden, " McDonald säger om Phoenix-klustret. Och ändå, det hade observerats och passerat över år tidigare, antas vara en enda galax istället för ett kluster. "Den hade funnits i arkivet i decennier och ingen såg den. De tittade förbi den för att den inte såg rätt ut."

Och så, McDonald undrade, vilka andra ovanliga kluster som kanske lurar i arkivet, väntar på att bli hittad? Således, undersökningen Clusters Hiding in Plain Sight (CHiPS) föddes.

Taweewat Somboonpanyakul, en doktorand i McDonalds labb, ägnade hela sin doktorsexamen. till CHiPS-undersökningen. Han började med att välja ut potentiella klusterkandidater från årtionden av röntgenobservationer. Han använde befintliga data från markbaserade teleskop på Hawaii och New Mexico, och besökte Magellan-teleskopen i Chile för att ta nya bilder av de återstående källorna, jakt på närliggande galaxer som skulle avslöja en klunga. I de mest lovande fallen, han zoomade in med teleskop med högre upplösning som det rymdbaserade Chandra X-Ray Observatory och Hubble Space Telescope.

Efter sex år, CHiPS-undersökningen har nu avslutats. Idag i The Astrophysical Journal , Somboonpanyakul publicerade undersökningens kumulativa resultat, som inkluderar upptäckten av tre nya galaxhopar. Ett av dessa kluster, CHIPS1911+4455, liknar det snabbt stjärnbildande Phoenix-klustret och beskrevs i en tidning i januari i The Astrophysical Journal Letters . Det är ett spännande fynd eftersom astronomer känner till bara några andra Phoenix-liknande kluster. Detta kluster inbjuder till ytterligare studier, dock, eftersom den har en vriden form med två förlängda armar, medan alla andra snabbt kylande kluster är cirkulära. Forskarna tror att den kan ha kolliderat med en mindre galaxhop. "Det är superunik jämfört med alla galaxhopar som vi nu känner, " säger Somboonpanyakul.

I alla, CHiPS-undersökningen avslöjade att äldre röntgenundersökningar missade ungefär 1 procent av galaktiska stadsdelar eftersom de ser annorlunda ut än den typiska klustret. Detta kan få betydande konsekvenser, eftersom astronomer studerar galaxhopar för att lära sig om hur universum expanderar och utvecklas. "Vi måste hitta alla kluster för att få de här sakerna rätt, " McDonald förklarar. "Nittio-nio procent färdigställande är inte tillräckligt om du vill tänja på gränsen."

När forskare upptäcker och studerar fler av dessa ovanliga galaxhopar, de kanske bättre förstår hur de passar in i den bredare kosmiska bilden. Vid denna tidpunkt, de vet inte om ett litet antal kluster alltid finns i detta konstiga, Phoenix-liknande stat, eller om detta kanske är en typisk fas som alla kluster genomgår under en kort tidsperiod - ungefär 20 miljoner år, ett flyktigt ögonblick med rumtidsstandarder. Det är svårt för astronomer att se skillnad, eftersom de bara får en enda ögonblicksbild av varje kluster nästan fruset i tiden. Men med mer data, de kan göra bättre modeller av fysiken som styr dessa galaktiska stadsdelar.

Slutsatsen av CHiPS-undersökningen sammanfaller med lanseringen av ett nytt röntgenteleskop, eROSITA, som syftar till att utöka vår katalog av kluster från några hundra till tiotusentals. Men om de inte ändrar sättet de letar efter dessa kluster, de kommer att sakna hundratals som avviker från normen. "Människorna som bygger ut klustersökningarna efter detta nya röntgenteleskop måste vara medvetna om detta arbete, " säger McDonald. "Om du missar 1 procent av klustren, det finns en grundläggande gräns för hur väl du kan förstå universum."

Den här historien återpubliceras med tillstånd av MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), en populär webbplats som täcker nyheter om MIT-forskning, innovation och undervisning.