扫描天空寻找x射线源，ESA的xmm -牛顿x射线天文台一直忙于XXL研究，这是迄今为止最大的观测项目。该调查研究的第二批数据刚刚发布，其中包括365个星系团的信息，这些星系团追踪宇宙的大规模结构及其随时间的演化，以及26000个活动星系核(AGN)的信息。通过以极高的灵敏度检查天空两个大区域，这是第一次x射线探测足够的星系团和AGN在连续的空间体积，使科学家有可能绘制出这些物体分布到遥远宇宙前所未有的细节。这些结果与目前普遍接受的宇宙学模型预期相一致。x射线是在宇宙中一些最活跃的过程中产生，但是由于它们被地球的大气层所阻挡，只能从太空中观察到。
博科园-科学科普：当x射线望远镜观察银河系外时，它们基本上可以看到两种来源：一种是弥漫在星系团中的炽热气体，另一种是活跃的星系核(AGN)（一些星系中心明亮致密的区域），在那里一个超大质量黑洞正在吸积周围的物质。欧空局的xmm -牛顿望远镜是迄今为止放置在轨道上的最强大的x射线望远镜之一。在过去的8年里，作为XXL研究调查的一部分，它花了2000个小时测量x射线辐射。XXL调查通过扫描两个看似空空如也的区域来寻找星系团和AGN，每个区域都有25平方度(作为参考，满月的直径约为0.5度)。第一套XXL数据于2015年发布，它包括100个最明亮的星系团和1000个AGN。
XXL调查的365个星系团- x射线图。图片：ESA/XMM-Newton/XXL Survey
本月一份新的数据目录发布，其中包含了惊人的365个集群和26000个AGN。使用这些数据的第一个结果发表在《天文学与天体物理学》特刊上。这项调查绘制了x射线簇的位置，当宇宙只有现在年龄的一半时，光线就离开了它们，而AGN则离得更远。一些观测到的源非常遥远，以至于xmm -牛顿从它们那里接收到的x射线光子不超过50个，这使得分辨它们是簇还是AGN变得很困难。发现星系团和AGN相对容易，因为它们是x射线光下唯一可见的星系外天体。但我们不得不使用其他几架望远镜来收集不同波长的光线，以及广泛的计算设备，来收集关于每个光源的更多信息，包括确定它们的性质和距离。
宇宙中的物质不是均匀分布的，而是由引力形成的宇宙细丝网，星系团在它们的交点处被发现。星系团是宇宙中最大的束缚实体——它们在其大型结构中追踪密度最高的峰值，这使它们成为回答宇宙学问题的有力工具。宇宙的结构和进化是由一组宇宙学参数描述的，这些参数包括宇宙各种成分的密度和膨胀速度。目前对其中许多参数的值相当了解，但要更准确地描述宇宙的基本结构，需要在不同距离的大样本宇宙示踪剂。XXL调查的最终目标是提供广泛的、特征良好的星团目录，可以用来约束宇宙学参数。
XLSSC 006星系团的综合视图，结合了欧空局的XMM-牛顿空间观测站作为XXL调查的一部分所进行的X射线观测(以紫色显示)与来自加拿大-法国-夏威夷望远镜的光学和近红外数据-蓝色(U)滤光片的三色组合，绿色的红色滤光片和红色的近红外滤光片(红色)。图片：ESA/XMM-Newton (X-rays); CFHT (optical); XXL Survey
欧空局的普朗克卫星通过研究宇宙微波背景来确定宇宙参数的值，微波背景是来自非常早期宇宙的信息。在使用来自XXL调查的最新数据(该数据基于来自更近期宇宙的信息)估计这些参数后，科学家们将他们的发现与普朗克值进行了比较。虽然我们没有发现普朗克宇宙学模型所预测的那么多星系团，但我们得到了星系团和AGN的分布，这与目前流行的宇宙学模型一致，它利用爱因斯坦的宇宙常数来解释宇宙的加速膨胀，而不是引用更奇异的可能性。已经可以改进普朗克关于宇宙常数的估计，尽管我们的分析只对XXL星系团样本的一半进行过。
将在接下来的几年里分析剩下的数据，以完善宇宙的约束。由于宇宙参数的性质受到许多外界因素的影响，因此用AGN来估计其值比较困难。相反科学家们一直在使用来自XXL调查的AGN数据来了解更多关于黑洞如何形成和进化的信息。XXL是科学家第一次能够测量出远距离x射线簇和AGN在超大尺度上的三维聚类效果。现在终于可以看到AGN位于由星系团指示的宇宙大尺度结构中何处。结果证明xmm -牛顿是一种功能强大的测量机，为这次调查的最终宇宙学分析铺平了道路，这将为宇宙学参数提供独立的约束来解开更多的宇宙奥秘。
这幅拼图显示了加拿大-法国-夏威夷望远镜和Cerro Tololo泛美天文台的Blanco望远镜在可见光波段拍摄的XXL调查的365个星系团。这些星系团的顺序是由离我们越来越远的距离决定的，从最接近的星系团开始，红移为0.03，在左上角，一直到最远的星系团，红移为1.99(从左边倒数第17行星系团);最下面一行的最后七个星团红移不确定。图片：CFHT Legacy Survey/CTIO/XXL Survey
欧空局未来的欧几里德卫星将进一步探测宇宙网络，该卫星将观测100亿年前发射的光。欧几里德将看到大量的光源，因为它将探测到光和红外光；XXL数据具有较大的观测面积和丰富的多波长覆盖，可作为这些观测的参考。xmm -牛顿的观测也提出了关于星系团物理学的新问题，欧空局的下一个x射线任务雅典娜将对此进行更详细的研究。雅典娜号将于2031年服役，它将比它的前任更加敏感。尽管xmm -牛顿可以在距离我们不同的距离上观察星团，探索宇宙历史上的不同时期。
雅典娜将观察到星团如此遥远，以至于在它们形成的过程中，它们的光离开了它们，向我们展示了这些巨大结构形成和进化的方式。与此同时，XXL合作项目的科学家们计划使用改进的处理技术来处理剩余的观测数据和审查数据。最终包含更多x射线源的XXL数据发布，以及完整的宇宙学分析，预计2021年发布。来自ESA的xmm -牛顿项目科学家Norbert Schartel总结说：这个太空望远镜的数据有助于我们理解宇宙的演化，这是非常令人兴奋的，多亏了许多不同国家的众多机构的合作，这一切才得以实现。
博科园-科学科普｜研究/来自：European Space Agency
参考期刊文献 :《Astronomy & Astrophysics》
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