Rahvusvaheline teadlaste meeskond on avastanud tohutu kuuma gaasi laine, mis veedab teed läbi Perseuse galaktika klastri. Laine on hiiglaslik versioon nn Kelvin-Helmholtzi lainest. Need on loodud, kui kaks vedelikku ristuvad erineva kiirusega: näiteks kui tuul puhub üle vee.
Sel juhul põhjustas laine väike galaktikaparv, kes karjatas Perseuse klastrit ja pani aluse miljardite aastate pikkusele sündmuste ahelale. Leiud ilmuvad kuningliku astronoomiaühingu ajakirja Monthly Notices 2017. aasta juuni numbri paberlehes.
"Meie tuvastatud laine on seotud väiksema klastri lendoravaga, mis näitab, et need hiiglaslikud struktuurid tootnud ühinemistegevus jätkub." - Stephen Walker, NASA Goddardi kosmoselennukeskus.
“Perseus on üks massiivsemaid läheduses asuvaid kobaraid ja röntgenkiirte kõige heledam, seetõttu pakuvad Chandra andmed meile enneolematu detaili,” ütles juhtivteadur Stephen Walker NASA Goddardi kosmoselennukeskuses Greenbeltis Marylandis. "Meie tuvastatud laine on seotud väiksema klastri lendoravaga, mis näitab, et need hiiglaslikud struktuurid tootnud ühinemistegevus jätkub."
Perseuse galaktikaparv, tuntud ka kui Abell 426, asub 240 miljoni valgusaasta kaugusel ja on umbes 11 miljonit valgusaastat. See on üks massiivsemaid objekte, mida me teame, ja see on oma nime saanud Perseuse tähtkuju järgi, mis asub taeva samas osas.
Galaktikaparved on universumi suurimad gravitatsiooniliselt seotud objektid. Enamik galaktikaparvede vaatlusainest on gaas. Kuid gaas on ülikerge - kümneid miljoneid kraadi -, mis tähendab, et see kiirgab röntgenkiirte.
Perseuse röntgenvaatlustest on selgunud klastri gaasistruktuuri mitmed omadused ja struktuurid. Mõned neist on mullitaolised omadused, mille põhjustab ülimassiivne must auk (SMBH) NGC 1275-s, Perseuse klastri kesk galaktikas. Veel ühte neist funktsioonidest tuntakse lahena. Laht on nõgus funktsioon, mida SMBH ei oleks võinud moodustada.
Laht on mõistatus, kuna see ei tekita heitkoguseid, mida võiks eeldada millegi moodustamiseks, mille moodustab SMBH. Laht ei vasta ka mudelitele, kuidas gaas peaks selles olukorras käituma.
Uuringu juhtiv teadlane on NASA Goddardi kosmoselennukeskuses asuv Stephen Walker. Walker pöördus selle mõistatuse lahendamiseks Chandra röntgenikiirguse vaatluskeskuse poole. Olemasolevad Perseuse klastri Chandra pildid filtreeriti, et tõsta esile struktuuride servi ja muuta kõik peened detailid paremini nähtavaks.
Neid filtreeritud ja töödeldud pilte võrreldi seejärel galaktikaparvede ühinemise arvutisimulatsioonidega. Harvard-Smithsoniani astrofüüsika keskuse astrofüüsik John ZuHone on koostanud nende simulatsioonide veebikataloogi.
"Galaktika klastrite ühinemised on kosmose struktuuri kujunemise viimane etapp." -John ZuHone, Harvardi-Smithsoni astrofüüsika keskus.
„Galaktika klastrite ühinemised tähistavad kosmose struktuuri kujunemise viimast etappi. Ühinevate klastrite hüdrodünaamilised simulatsioonid võimaldavad meil tekitada kuuma gaasi funktsioone ja häälestada füüsikalisi parameetreid, näiteks magnetvälja. Siis saame proovida röntgenikiirguses täheldatud struktuuride üksikasjalikke omadusi sobitada. ” -John ZuHone, Harvardi-Smithsoni astrofüüsika keskus.
Üks simulatsioonidest vastas sellele, mida astronoomid Perseuses nägid. Selles oli Perseuse-sugune suur klaster asunud kaheks piirkonnaks: külmemaks maagaasi piirkonnaks umbes 30 miljonit kraadi ja kuumemaks maagaasi piirkonnaks peaaegu 100 miljonit kraadi. Selle mudeli korral läbib Perseus lähedalt klastri, mis on väiksem kui Perseus, kuid umbes tuhat korda massiivsem kui Linnutee, jättes selle keskpunkti umbes 650 000 valgusaasta võrra.
See juhtus umbes 2,5 miljardit aastat tagasi ja pani aluse sündmuste ahelale, mängides end endiselt välja.
Lähikonda põhjustas gravitatsioonilise häire, mis lõi külmema gaasi spiraali laienemise. Külmema gaasi spiraali servas, kus see ristub kuumema gaasiga, on tekkinud tohutu gaasilaine. See on piltidelt nähtud Kelvin-Helmholtzi laine.
"Me arvame, et Perseuse lahe funktsioon on osa Kelvin-Helmholtzi lainest, võib-olla suurimast seni tuvastatud lainest, mis moodustus enam-vähem samal viisil, nagu simulatsioon näitab," sõnas Walker. "Oleme tuvastanud sarnaseid jooni ka kahes teises galaktikaparves - Centaurus ja Abell 1795."
Uuring andis lisaks võimatult tohutu laine otsimisele veel ühe eelise. See võimaldas meeskonnal mõõta Perseuse klastri magnetilisi omadusi. Teadlased avastasid, et klastri magnetvälja tugevus mõjutas gaasilaine suurust. See väli on liiga tugev, lained ei moodusta üldse ja kui magnetväli on liiga nõrk, siis oleks lained veelgi suuremad.
Meeskonna sõnul pole magnetvälja mõõtmiseks ühtegi teist teadaolevat viisi.
Allikas: teadlased leiavad, et hiiglaslik laine veereb läbi Perseuse galaktika klastri
