space

Гигантскую волну обнаружили в Скоплении Персея

Категория: Наблюдения

Объединив данные рентгеновской обсерватории NASA «Chandra» с радионаблюдениями и компьютерным моделированием, международная команда астрономов обнаружила огромную волну горячего газа в близлежащем скоплении галактик Персея. Волна охватывает примерно 200 000 световых лет, что вдвое превышает размер Млечного Пути.

«Скопление Персея – одно из самых массивных близлежащих кластеров и самое яркое в рентгеновских лучах, поэтому данные «Chandra» предоставляют нам невероятные детали. Волна, которую мы идентифицировали, связана с захватом небольшого скопления галактик. С уверенностью можно сказать, что процесс слияния, породивший эту огромную структуру, все еще продолжается», – сказал Стивен Уокер из Центра космических полетов им. Годдарда NASA.

Скопления галактик – это крупнейшие структуры во Вселенной, связанные гравитацией. Как и во всех скоплениях, в Персее большая часть наблюдаемой материи представляет собой светящийся в рентгеновских лучах газ, нагретый до десятков миллионов градусов.

Наблюдения «Chandra» зафиксировали множество структур в этом газе – от огромных пузырьков, выброшенных сверхмассивной черной дырой в центральной галактике NGC 1275, до загадочной вогнутой особенности, называемой «залив».

Стивен Уокер со своими коллегами обратился к архивным наблюдениям «Chandra» скопления Персея, чтобы понять природу загадочной вогнутой структуры. Они объединили в общей сложности 10,4 дней данных в высоком разрешении с 5,8 днями наблюдений при энергиях от 700 до 7000 электронвольт. Для сравнения, видимый свет имеет энергию от 2 до 3 электронвольт. Затем ученые отфильтровали данные телескопа, чтобы выделить края структур и выявить тонкие детали, и сравнили полученные снимки с компьютерной моделью слияния скоплений галактик.

«Слияние галактических кластеров представляет собой последнюю стадию формирования структуры в космосе. Гидродинамическое моделирование слияния кластеров позволяет нам создавать особенности в горячем газе и настраивать физические параметры, такие как магнитное поле. Затем мы можем попытаться сопоставить детализированные характеристики структур, которые мы наблюдаем в рентгеновских лучах», – сказал Джон Зухон, астрофизик из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (США).

Одна симуляция показала процесс образования «залива». Весь газ в большом скоплении, подобном Персею, разделяется на две составляющие: «холодную» центральную область с температурой около 30 миллионов градусов по Цельсию и окружающую зону, в которой газ в три раза горячее. Небольшое скопление, содержащее тысячу масс Млечного Пути, в момент взаимодействия уклоняется от центра крупного кластера, проходя на расстоянии примерно 650 000 световых лет.

Пролет создает гравитационное возмущение, которое вспенивает газ, создавая расширяющуюся спираль холодного газа. Примерно через 2,5 миллиарда лет, когда газ приближается к центру примерно на 500 000 световых лет, огромные волны формируются и катятся по его периферии в течение сотен миллионов лет до рассеивания.

Эти волны являются гигантскими версиями волн Кельвина-Гельмгольца, которые проявляются везде, где есть разность скоростей на границе раздела двух сред. Их можно найти в океане, в облачных образованиях на Земле и других планетах и даже на Солнце.

«Мы считаем, что вогнутая структура в Персее является частью волны Кельвина-Гельмгольца, возможно самой большой из известных. Мы также идентифицировали подобные особенности в двух других скоплениях галактик, Центавра и Abell 1795», – сказал Стивен Уокер.

Исследователи также обнаружили, что размер волн соответствует напряженности магнитного поля кластера. Если она слишком слаба, волны достигают гораздо больших размеров. Если слишком сильна, волны не образуют вовсе. Новая работа позволила астрономам измерить среднее магнитное поле по всему объему этих кластеров.

Поделиться с друзьями: