Столкновение галактических кластеров создало удивительную структуру

Когда титаны космоса — галактические кластеры — сталкиваются, могут происходить удивительные вещи.

Как рассказывают в рентгеновской обсерватории НАСА "Чандра", в новом исследовании изучаются последствия столкновения двух галактических скоплений.

Кластеры галактик — это самые большие структуры во Вселенной, которые удерживаются вместе гравитацией и содержат сотни или даже тысячи отдельных галактик, погруженных в гигантские океаны перегретого газа. В скоплениях галактик обычная материя — как атомы, из которой состоят звезды, планеты и все на Земле — находится преимущественно в форме горячего газа и звезд. Масса горячего газа между галактиками гораздо больше массы звезд во всех галактиках. Эта обычная материя связана в скоплении гравитацией еще большей массы темной материи.

Через огромные массы и скорости, столкновения и слияния галактических кластеров являются одними из самых энергичных событий во Вселенной.

Команда астрономов во главе с Андреа Боттеоном из Лейденского университета в Нидерландах в своем новом исследовании скопления галактик Abell 1775, расположенного примерно в 960 миллионах световых лет от Земли, объявила, что они нашли спиралевидный узор в рентгеновских данных Чандры. Эти результаты указывают на бурное прошлое кластера.

Как образовалась удивительная структура при столкновении?

Когда два галактических кластера различных размеров сталкиваются едва касаясь, меньшее скопление начинает проталкиваться сквозь большее. (Благодаря своей высокой массе больший кластер имеет преимущество, когда дело доходит до гравитационного притяжения.) Во время движения меньшего скопления его горячий газ срывается из-за трения. Он оставляет за собой след, или хвост, который тянется за скоплением. После того, как центр меньшего кластера проходит мимо центра большего, газ в хвосте начинает встречать меньшее сопротивление и проходит дальше центра своего скопления. Это может привести к образованию "рогатки", когда хвост пролетает в сторону, изгибаясь по мере удаления от центра скопления.

Новейшие данные Чандры содержат доказательства — включая яркость рентгеновских лучей и температуры, которую они представляют, — для одного из этих изогнутых хвостов "рогатки". Предыдущие исследования Abell 1775 с помощью Чандры и других телескопов намекали, но не подтверждали, что в этой системе происходит столкновение.

Новое изображение Abell 1775 содержит рентгеновские лучи Чандры (синий), оптические данные от телескопа Pan-STARRS на Гавайях (синий, желтый и белый) и радиоданные с Массива низких частот (LOFAR) в Нидерландах (красный). Хвост обозначен на этом изображении вместе с участком газа с изогнутым краем, называемый "холодным фронтом", который является более плотным и холодным, чем газ, в который он врезается. Хвост и холодный фронт изгибаются в одном направлении, создавая вид спирали. Отдельное изображение с обозначениями показывает поле зрения данных Чандры.

X-ray: NASA / CXC / Leiden Univ./A. Botteon et al .; Radio: LOFAR / ASTRON; Optical / IR: PanSTARRS

Астрономы ранее обнаружили, что Abell 1775 содержит огромные джет и радиоисточник, которые также видно на этом новом сложенном изображении. Этот джет приводится в движение сверхмассивной черной дырой в большой эллиптической галактике в центре скопления. Новые данные LOFAR и Гигантского радиотелескопа Metrewave (GMRT) в Индии показывают, что радио джет на самом деле имеет длину 2,6 миллиона световых лет. Это примерно вдвое больше, чем астрономы полагали ранее, и делает его одним из самых длинных из когда-либо наблюдаемых в скоплениях галактик. Структура джета резко меняется, переходя в газ более низкой плотности в верхней части изображения, через край холодного фронта, что означает, что столкновения повлияло на него.

Согласно новому исследованию, движение газа внутри скопления могут быть ответственными за другие структуры, выявленные при наблюдении за Abell 1775 в радиоволнах, такие как два филамента, расположенные у основания струи (один из них обозначен). Данные LOFAR и Чандры также позволили исследователям детально изучить явления, способствующие ускорению электронов как и в этом галактическом джете, так и в радиоизлучении вблизи центра большего скопления.

Альтернатива

Существует альтернативное объяснение появления кластера. Когда маленькое скопление приближается к большему, плотный горячий газ большего скопления будет привлекаться к нему гравитацией. После того, как меньший кластер пройдет центр другого кластера, направление движения кластерного газа меняется на противоположное, и он движется назад к центру кластера. Кластерный газ снова движется по центру и "плещется" вперед-назад, подобно вину, что плещется в бокале после резкого движения рукой. В результате столкновения двух скоплений газ, который плещется, закручивается по спирали, поскольку столкновение между двумя кластерами произошло вне центра.

Команда Боттеона поддерживает сценарий "хвоста-рогатки", но отдельная группа астрономов во главе с Даном Ху из Шанхайского университета Цзяо Тонг в Китае предпочитает объяснение "плескания", основанного на данных Чандры и XMM-Newton от Европейского космического агентства. Как сценарий рогатки, так и плескания предусматривает столкновение двух галактических скоплений. Впоследствии два кластера полностью сольются между собой, образовав единое, большее галактическое скопление.

Статья, описывающая результаты команды Боттеона, была опубликована в журнале Astronomy and Astrophysics и доступна онлайн. Отдельная работа над теорией "плескания" под руководством Дана Ху принята к публикации в The Astrophysical Journal и она также доступна онлайн.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.