Międzynarodowy zespół naukowców odkrył ogromną falę gorącego gazu przepływającą przez gromadę galaktyk Perseusza. Fala jest gigantyczną wersją fali Kelvina-Helmholtza. Powstają, gdy dwa płyny przecinają się z różnymi prędkościami: na przykład, gdy wiatr wieje nad wodą.
W tym przypadku fala została spowodowana przez małą gromadę galaktyk pasącą się w gromadzie Perseusza i rozpoczynającą ciąg wydarzeń trwający miliardy lat. Odkrycia znajdują się w artykule w czasopiśmie „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society” z czerwca 2017 r.
„Zidentyfikowana przez nas fala jest powiązana z przelotem mniejszego gromady, co pokazuje, że aktywność łączenia, w wyniku której powstały te gigantyczne struktury, wciąż trwa”. - Stephen Walker, NASD Goddard Space Flight Center.
„Perseusz jest jedną z najbardziej masywnych pobliskich gromad i najjaśniejszą w promieniach rentgenowskich, więc dane Chandra dostarczają nam niezrównanych szczegółów” - powiedział główny naukowiec Stephen Walker z NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt w stanie Maryland. „Zidentyfikowana przez nas fala jest powiązana z przelotem mniejszego gromady, co pokazuje, że aktywność łączenia, w wyniku której powstały te gigantyczne struktury, wciąż trwa”.
Gromada galaktyk Perseusz, znana również jako Abell 426, znajduje się w odległości 240 milionów lat świetlnych i ma średnicę około 11 milionów lat świetlnych. Jest to jeden z najbardziej masywnych obiektów, jakie znamy, a jego nazwa pochodzi od konstelacji Perseusza, która pojawia się w tej samej części nieba.
Gromady galaktyk są największymi obiektami związanymi grawitacyjnie we Wszechświecie. Większość obserwowalnej materii w gromadach galaktyk to gaz. Ale gaz jest bardzo gorący - dziesiątki milionów stopni - co oznacza, że emituje promieniowanie rentgenowskie.
Obserwacje rentgenowskie Perseusza ujawniły kilka cech i struktur w strukturze gazowej gromady. Niektóre z nich to cechy podobne do bąbelków spowodowane przez super-masywną czarną dziurę (SMBH) w NGC 1275, centralnej galaktyce gromady Perseusza. Inna z tych funkcji jest znana jako „zatoka”. Wnęka jest wklęsłą funkcją, której SMBH nie mógł utworzyć.
Zatoka jest zagadką, ponieważ nie wytwarza żadnych emisji, których można oczekiwać od czegoś utworzonego przez SMBH. Zatoka nie jest również zgodna z modelami zachowania gazu w tej sytuacji.
Głównym naukowcem prowadzącym badanie jest Stephen Walker w NASA Goddard Space Flight Center. Walker zwrócił się do Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra, aby pomóc rozwiązać tę zagadkę. Istniejące zdjęcia Chandry z gromady Perseusza zostały przefiltrowane w celu podkreślenia krawędzi struktur i zwiększenia widoczności wszelkich subtelnych szczegółów.
Te przefiltrowane i przetworzone obrazy zostały następnie porównane z symulacjami komputerowymi łączenia się gromad galaktyk. John ZuHone, astrofizyk z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, stworzył internetowy katalog tych symulacji.
„Połączenia gromad galaktyk reprezentują najnowszy etap tworzenia struktur w kosmosie”. -John ZuHone, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
„Połączenia gromad galaktyk reprezentują najnowszy etap tworzenia struktur w kosmosie. Symulacje hydrodynamiczne łączących się gromad pozwalają nam wytworzyć cechy w gorącym gazie i dostroić parametry fizyczne, takie jak pole magnetyczne. Następnie możemy spróbować dopasować szczegółowe cechy struktur, które obserwujemy na zdjęciach rentgenowskich. ” -John ZuHone, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
Jedna z symulacji pasowała do tego, co astronomowie widzieli w Perseuszu. Duża gromada, taka jak Perseusz, osiedliła się w dwóch regionach: zimniejszym regionie gazu około 30 milionów stopni Celsjusza i cieplejszym regionie gazu prawie 100 milionów stopni Celsjusza. W tym modelu gromada mniejsza od Perseusza, ale około tysiąc razy masywniejsza od Drogi Mlecznej przechodzi blisko Perseusza, tracąc swoje centrum o około 650 000 lat świetlnych.
To wydarzyło się około 2,5 miliarda lat temu i zapoczątkowało ciąg wydarzeń, które wciąż się rozgrywają.
Bliska chybiona spowodowała zakłócenie grawitacyjne, które stworzyło rozszerzającą się spiralę zimniejszego gazu. Na krawędzi spirali zimniejszego gazu powstaje ogromna fala gazu, która przecina się z gorętszym gazem. Jest to fala Kelvina-Helmholtza widoczna na zdjęciach.
„Uważamy, że cecha zatoki, którą widzimy w Perseuszu, jest częścią fali Kelvina-Helmholtza, być może największej z dotychczas zidentyfikowanych, która uformowała się w podobny sposób, jak pokazuje symulacja”, powiedział Walker. „Zidentyfikowaliśmy również podobne cechy w dwóch innych gromadach galaktyk, Centaurus i Abell 1795”.
Badanie przyniosło jeszcze jedną korzyść oprócz wykrycia niemożliwie ogromnej fali. Umożliwiło to zespołowi zmierzenie właściwości magnetycznych gromady Perseusza. Naukowcy odkryli, że siła pola magnetycznego w gromadzie wpływa na wielkość fali gazu. Jeśli pole jest zbyt silne, fale w ogóle się nie formują, a jeśli pole magnetyczne jest zbyt słabe, wówczas fale byłyby jeszcze większe.
Według zespołu nie ma innego znanego sposobu pomiaru pola magnetycznego.
Źródło: Naukowcy stwierdzili, że gigantyczna fala przetacza się przez gromadę galaktyk Perseusza
