Учёные обнаружили гигантскую волну, движущуюся сквозь скопление Персея (1 фото + 1 видео)
Категория: Космос
28 мая 2017
Исследователи говорят, что волна сформировалась миллиарды лет назад, после того, как небольшая галактика задела скопление Персея и заставила его обширные объёмы газа перемещаться вокруг огромного объёма космического пространства.
«Скопление Персея — одна из самых крупных соседних групп галактик и самая яркая в рентгеновском диапазоне. Таким образом, данные «Чандры» предоставляют нам беспрецедентную детализацию этого космического объекта. Волна, которую мы идентифицировали, связана с пролётом меньшей галактики. Всё вместе это показывает, что активность по слиянию, которая произвела эти гигантские структуры, всё ещё продолжается», — Стивен Уокер, ведущий учёный из Центра космических полётов имени Годдарда. Статья с описанием этого открытия будет опубликована в июньском выпуске журнала Королевского астрономического общества, а сейчас уже доступна онлайн по ссылке.
Скопления галактик являются самыми большими структурами во Вселенной на сегодняшний день. Скопление Персея имеет протяжённость в 11 миллионов световых лет и расположено на расстоянии 240 миллионов световых лет от нас. Своё название оно получило по имени созвездия, в котором оно наблюдается с Земли. Как и все группы галактик, большая часть её видимой массы принимает форму рассеянного газа со средней температурой в десятки миллионов градусов. Это настолько много, что скопление очень ярко излучает в рентгеновском диапазоне.
Наблюдения «Чандры» показали множество структур в этом газе, от обширных пузырей, раздутых сверхмассивной чёрной дырой в центральной галактике группы под названием NGC 1275, до загадочной вогнутой особенности, известной как «залив». Такая форма этого объекта не могла сформироваться тем же способом, что и пузыри. Радионаблюдения с помощью массива VLA, расположенного в Нью-Мексико, показали, что структура залива не производит эмиссии, что полностью противоположно тому, что ожидали учёные для деятельности, связанной с чёрной дырой. Кроме того, стандартные модели газа, как правило, производили структуры, которые образуют дугу в противоположном направлении.
Уокер и его коллеги вернулись к существующим наблюдениям «Чандры» за группой Персея, чтобы больше исследовать этот «залив». Было объединено в общей сложности 10.4 дня выдержки в высоком разрешении с 5.8 дня выдержки при широкоугольном наблюдении в энергиях между 700 и 7000 электронвольт. Для сравнения, у видимого света есть энергия приблизительно между двумя-тремя электронвольтами. Затем исследователи отфильтровали данные «Чандры», чтобы выделить на передний план края структур и показать их мелкие детали. Затем проводилось сравнение улучшенных изображений скопления Персея с компьютерными моделями сливающихся групп галактик, разработанными астрофизиками в Гарвард-Смитсоновском центре астрофизики. Моделированием управлял суперкомпьютер Плеяды, относящийся к подразделению продвинутых суперкомпьютерных вычислений НАСА. Несмотря на то, что инженеры не принимали участие в оригинальной работе, им удалось создать интернет-каталог, призванный помочь астрономам, изучающим скопления галактик.
«Слияния скоплений галактик являются последней стадией формирования структур в космосе. Гидродинамические симуляции сливающихся групп позволяют нам моделировать особенности в горячем газе и даже настраивать физические параметры, такие как магнитное поле. Затем мы можем попытаться сопоставить подробные характеристики структур, которые наблюдаем в рентгеновских лучах».
Похоже на то, что в рамках одной симуляции удалось объяснить формирование такого странного «залива». В рамках модели газ в большой группе, такой как скопление Персея, разделился на два компонента: холодную центральную область с температурой приблизительно в 30 миллионов градусов Цельсия, и окружающая его зона, где газ в три раза горячее. Затем, маленькое галактическое скопление, имеющее массу всего в тысячу раз больше Млечного Пути, пролетает мимо большого на расстоянии до центра в 650000 световых лет. Этот пролёт создаёт гравитационные флуктуации, которые начинают как бы «взбивать» окружающее пространство, как сливки в кофе при их размешивании, что создаёт расширяющуюся спираль холодного газа. Спустя приблизительно 2.5 миллиарда лет, когда газ достигнет расстояния 500000 световых лет от центра, на периферии формируются обширные волны.
Эти волны являются гигантскими версиями волн Кельвина-Гельмгольца, которые проявляются везде, где есть различие в скоростях двух взаимодействующих потоков, например, ветра, проходящего сквозь воду. Их обнаруживают в океанах на Земле, в структурах облаков в атмосфере нашей и других планет, в плазме около Земли и даже на Солнце.
«Мы считаем, что особенность в виде залива, которую мы наблюдаем в Персее, является частью волны Кельвина-Гельмгольца. Возможно, это самая большая волна, идентифицированная до сих пор. Мы также идентифицировали подобные особенности в двух других скоплениях галактик — Центавре и Abell 1795».
Исследователи также обнаружили, что размер этих волн соответствует силе магнитного поля группы. Если оно слишком слабое, волны достигают намного больших размеров. Если поле очень сильное, они не формируются вообще. Это исследование позволило астрономам оценить магнитное поле по всему объёму этих групп. Это измерение невозможно сделать любыми другими способами.
По информации НАСА.
