Зіткнення галактичних кластерів утворило дивовижну структуру

Коли титани космосу -- галактичні кластери -- стикаються, можуть відбуватися надзвичайні речі.

Як розповідають у рентгенівській обсерваторії НАСА "Чандра", у новому дослідженні вивчаються наслідки зіткнення двох галактичних скупчень.

Кластери галактик – це найбільші структури у Всесвіті, які утримуються разом гравітацією і містять сотні або навіть тисячі окремих галактик, занурених у гігантські океани перегрітого газу. У скупченнях галактик звичайна матерія – як атоми, з якої складаються зірки, планети та все на Землі – перебуває переважно у формі гарячого газу та зірок. Маса гарячого газу між галактиками набагато більша за масу зірок у всіх галактиках. Ця звичайна матерія пов'язана в скупченні гравітацією ще більшої маси темної матерії.

Через величезні маси та швидкості, зіткнення та злиття галактичних кластерів є одними з найбільш енергійних подій у Всесвіті.

Команда астрономів на чолі з Андреа Боттеоном з Лейденського університету в Нідерландах у своєму новому дослідженні скупчення галактик Abell 1775, розташованого приблизно на відстані 960 мільйонів світлових років від Землі, оголосила, що вони знайшли спіралеподібний візерунок у рентгенівських даних Чандри. Ці результати вказують на бурхливе минуле кластера.

Як утворилася дивовижна структура при зіткненні?

Коли два галактичні кластери різних розмірів зазнають зіткнення ледь торкаючись, менше скупчення починає проорюватися через більше. (Завдяки своїй вищій масі більший кластер має перевагу, коли справа доходить до гравітаційного тяжіння.) Під час руху меншого скупчення його гарячий газ зривається через тертя. Він залишає за собою слід, або хвіст, який тягнеться за скупченням. Після того, як центр меншого кластера проходить повз центр більшого, газ у хвості починає зустрічати менший опір та проходить далі центру свого скупчення. Це може призвести до утворення "рогатки", коли хвіст пролітає убік, вигинаючись у міру віддалення від центру скупчення.

Найновіші дані Чандри містять докази – включаючи яскравість рентгенівських променів та температури, яку вони представляють, – для одного з цих вигнутих хвостів "рогатки". Попередні дослідження Abell 1775 за допомогою Чандри та інших телескопів натякали, але не підтверджували, що в цій системі відбувається зіткнення.

Нове зображення Abell 1775 містить рентгенівські промені Чандри (синій), оптичні дані від телескопа Pan-STARRS на Гаваях (синій, жовтий та білий) та радіодані з Масиву низьких частот (LOFAR) у Нідерландах (червоний). Хвіст позначений на цьому зображенні разом із ділянкою газу з вигнутим краєм, що називається "холодним фронтом", яка є щільнішою та холоднішою, ніж газ, в який він ворюється. Хвіст та холодний фронт вигинаються в одному напрямку, створюючи вигляд спіралі. Окреме зображення з позначеннями показує поле зору даних Чандри.

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

Астрономи раніше виявили, що Abell 1775 містить величезні джет та радіоджерело, які також видно на цьому новому складеному зображенні. Цей джет приводиться у рух надмасивною чорною дірою у великій еліптичній галактиці в центрі скупчення. Нові дані LOFAR та Гігантського радіотелескопа Metrewave (GMRT) в Індії показують, що радіо джет насправді має довжину 2,6 мільйона світлових років. Це приблизно вдвічі більше, ніж астрономи вважали раніше, і робить його одним із найдовших з коли-небудь спостережуваних у скупченнях галактик. Структура джета різко змінюється, переходячи в газ нижчої щільності у верхній частині зображення, через край холодного фронту, що означає, що зіткнення вплинуло на нього.

Згідно з новим дослідженням, рухи газу всередині скупчення можуть бути відповідальними за інші структури, виявлені при спостереженні за Abell 1775 в радіохвилях, такі як два філаменти, розташовані біля початку струменя (один з них позначений). Дані LOFAR та Чандри також дозволили дослідникам детально вивчити явища, що сприяють прискоренню електронів як і в цьому галактичному джеті, так і в радіовипромінюванні поблизу центру більшого скупчення.

Альтернатива

Існує альтернативне пояснення появи кластера. Коли маленьке скупчення наближається до більшого, щільний гарячий газ більшого скупчення буде притягуватися до нього гравітацією. Після того, як менший кластер пройде центр іншого кластера, напрямок руху кластерного газу змінюється на протилежний, і він рухається назад до центру кластера. Кластерний газ знову рухається по центру і "хлюпається" вперед-назад, подібно до вина, що хлюпається в келиху після різкого руху рукою. У результаті зіткнення двох скупчень газ, що хлюпається, закручується по спіралі, оскільки зіткнення між двома кластерами відбулося поза центром.

Команда Боттеона підтримує сценарій "хвоста-рогатки", але окрема група астрономів на чолі з Даном Ху з Шанхайського університету Цзяо Тонг у Китаї надає перевагу поясненню "хлюпання", що ґрунтується на даних Чандри та XMM-Newton від Європейського космічного агентства. Як сценарій рогатки, так і хлюпання передбачає зіткнення двох галактичних скупчень. Згодом два кластери повністю зіллються між собою, утворивши єдине, більше галактичне скупчення.

Стаття, що описує результати команди Боттеона, була опублікована в журналі Astronomy and Astrophysics і доступна онлайн. Окрему роботу над теорією "хлюпання" під керівництвом Дана Ху прийнято до публікації у The Astrophysical Journal і вона також доступна онлайн.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.