Колосальні зіткнення пов′язані з наукою про Сонячну систему

Нове дослідження показує глибокий зв′язок між деякими з найбільших, найенергетичніших подій у Всесвіті з набагато меншими, слабшими подіями, джерелом енергії яких є наше Сонце.

Про це розповідають в Ноттінгемському університеті, передають OstanniPodii.com.

Результати були отримані в ході тривалого спостереження за допомогою рентгенівської обсерваторії НАСА “Чандра” за Abell 2146 — парою галактичних скупчень, що перебувають у процесі зіткнення, розташованих на відстані близько 2,8 мільярда світлових років від Землі. Нове дослідження проводилося під керівництвом Хелен Рассел зі Школи фізики та астрономії вказаного вишу.

Галактичні скупчення (кластери) містять сотні галактик та величезну кількість гарячого газу й темної матерії та є одними з найбільших структур у Всесвіті. Зіткнення між галактичними кластерами вивільняють величезну кількість енергії, не порівнянну ні з чим, що спостерігалося з часів Великого вибуху, і надають вченим фізичні лабораторії, які недоступні на Землі.

Credit: X-ray: NASA/CXC/Univ. of Nottingham/H. Russell et al.; Optical: NAOJ/Subaru

На представленому вище композитному зображенні Abell 2146 рентгенівські дані Чандри (фіолетовий колір) показують гарячий газ, а оптичні дані телескопа Субару – галактики (червоний та білий кольори). Одне скупчення (позначене #2), як показано стрілкою на малюнку, рухається у напрямі нижнього лівого кутка та пронизує інше скупчення (#1). Гарячий газ скупчення #2 виштовхує ударну хвилю (SHOCK WAVE), подібну до створюваного надзвуковими літаками звукового удару, коли стикається з гарячим газом в іншому скупченні.

Довжина ударної хвилі становить близько 1,6 мільйона світлових років, і її найлегше побачити на рентгенівському знімку, який був оброблений, щоб підкреслити різкі риси. Також відзначено центральне ядро гарячого газу в кластері #2 та газовий хвіст, який він залишив після себе (CLUSTER #2 TAIL). За зіткненням видно другу ударну хвилю такого ж розміру. Подібні особливості, звані "висхідними ударними хвилями" (UPSTREAM SHOCK), виникають у результаті складної взаємодії відокремленого газу зі скупчення, що падає, і навколишнього газу другого скупчення. Також позначені найяскравіша й наймасивніша галактика в кожному зі скупчень.

Ударні хвилі, подібні до тих, які генеруються надзвуковим літаком, є колізійними ударними хвилями, які спричиняють прямі зіткнення між частинками. В атмосфері Землі поблизу рівня моря частинки газу, як правило, проходять всього близько 10 мільйонних часток сантиметра, перш ніж зіткнутися з іншою частинкою.

І навпаки, в скупченнях галактик і в сонячному вітрі — потоках частинок, що видуваються із Сонця, — прямі зіткнення між частинками відбуваються дуже рідко для того, щоб викликати ударні хвилі, оскільки газ настільки дифузний та має неймовірно низьку щільність. Наприклад, в галактичних кластерах частинки, як правило, мають пройти близько 30 000 – 50 000 світлових років, перш ніж зіткнутися. Натомість у цих космічних середовищах удари відбуваються "без зіткнень", внаслідок взаємодії заряджених частинок з магнітними полями.

Чандра спостерігала за Abell 2146 протягом 23 днів, отримавши найглибше рентгенівське зображення фронтів ударних хвиль в галактичних кластерах. Два фронти ударних хвиль в Abell 2146 є одними з найяскравіших і найчіткіших фронтів ударних хвиль, відомих серед галактичних скупчень.

Хелен прокоментувала: “Я вперше виявила ці фронти ударних хвиль під час попереднього, короткого спостереження на Чандрі, коли була аспіранткою. Це було захопливе відкриття та фантастична подорож до цього глибокого, спадкового спостереження, що розкриває детальну структуру ударної хвилі”.

Використовуючи ці потужні дані, Рассел та її команда вивчили температуру газу за ударними хвилями в Abell 2146. Вони показали, що електрони нагрівалися в основному за рахунок стиснення газу ударною хвилею – ефект, подібний до того, що спостерігається в сонячному вітрі. Решта нагрівання відбувалася внаслідок зіткнень між частинками. Оскільки газ настільки дифузний, це додаткове нагрівання відбувалося повільно, протягом приблизно 200 мільйонів років.

Чандра робить настільки чіткі зображення, що може фактично виміряти, наскільки випадкові рухи газу розмивають фронт ударної хвилі, який, згідно з теорією, повинен бути набагато вужчим. Для цього кластеру вони вимірюють випадкові рухи газу зі швидкістю близько 1000 тис км на годину.

Ударні хвилі без зіткнень важливі у низці інших областей досліджень. Наприклад, випромінювання, що створюється ударними хвилями в сонячному вітрі, може негативно вплинути на роботу космічних апаратів, а також на безпеку людей у космосі.

Стаття, що описує ці результати, була прийнята до публікації в журналі Щомісячні повідомлення Королівського астрономічного товариства.

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