NASA har upptäckt en våg av het gas större än Vintergatan som rullar genom Perseus galaxhop. Denna röntgenbild är resultatet av 16 dagars observation med Chandra X-ray Observatory. Bilden filtrerades för att göra detaljerna lättare att se. Medverkande: NASA:s Goddard Space Flight Center/Stephen Walker et al.
Ett internationellt team av forskare har upptäckt en enorm våg av het gas som rullar sin väg genom Perseus galaxhop. Vågen är en gigantisk version av vad som kallas a Kelvin-Helmholtz våg . De skapas när två vätskor skär varandra med olika hastigheter: till exempel när vinden blåser över vatten.
I det här fallet orsakades vågen av en liten galaxhop som betar Perseus kluster , och sätter igång en kedja av händelser som varar i miljarder år. Fynden visas i en papper i juninumret 2017 av tidskriften Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society .
'Vågen vi har identifierat är förknippad med förbiflygningen av ett mindre kluster, vilket visar att fusionsaktiviteten som producerade dessa jättestrukturer fortfarande pågår.' – Stephen Walker, NASA:s Goddard Space Flight Center.
'Perseus är en av de mest massiva närliggande klustren och den ljusaste inom röntgenstrålar, så Chandra-data ger oss oöverträffade detaljer', säger huvudforskaren Stephen Walker vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. 'Vågen vi har identifierat är förknippad med förbiflygningen av ett mindre kluster, vilket visar att fusionsaktiviteten som producerade dessa jättestrukturer fortfarande pågår.'
Galaxhopen Perseus, även känd som Abell 426, är 240 miljoner ljusår bort och har en diameter på cirka 11 miljoner ljusår. Det är ett av de mest massiva föremål vi känner till, och det är uppkallat efter Perseus-konstellationen, som visas i samma del av himlen.
Galaxkluster är de största gravitationsbundna objekten i universum. Det mesta av det observerbara materialet i galaxhopar är gas. Men gasen är superhet – tiotals miljoner grader varm – vilket betyder att den avger röntgenstrålar.
Röntgenobservationer av Perseus har avslöjat flera funktioner och strukturer i gasstrukturen i klustret. Vissa av dem är bubbelliknande drag orsakade av det supermassiva svarta hålet (SMBH) i NGC 1275 , Perseus-klustrets centrala galax. En annan av dessa funktioner är känd som 'bukten'. Viken är en konkav funktion som inte kunde ha formats av SMBH.
Den här Hubble-bilden visar NGC 1275, det supermassiva svarta hålet i mitten av Perseusklustret. NGC 1275 kan inte ha varit ansvarig för 'viken' som hittades i Perseus. Bild: Av NASA, ESA och Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration – http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2008/28/image/a/, Public Domain, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4634173
Viken är ett pussel eftersom den inte producerar några utsläpp, vilket skulle förväntas av något som bildas av en SMBH. Viken överensstämmer inte heller med modeller för hur gas ska bete sig i denna situation.
Den ledande forskaren bakom studien är Stephen Walker vid NASA Goddard Space Flight Center . Walker vände sig mot Chandra röntgenobservatorium för att hjälpa till att lösa detta pussel. Befintliga Chandra-bilder av Perseus-klustret filtrerades för att framhäva kanterna på strukturer och för att göra alla subtila detaljer mer synliga.
Dessa filtrerade och bearbetade bilder jämfördes sedan med datorsimuleringar av sammanslagna galaxhopar. John ZuHone, astrofysiker vid Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, har skapat en onlinekatalog med dessa simuleringar.
'Galaxklustersammanslagningar representerar det senaste stadiet av strukturbildning i kosmos.' -John ZuHone, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
'Galaxklustersammanslagningar representerar det senaste stadiet av strukturbildning i kosmos. Hydrodynamiska simuleringar av sammanslagna kluster tillåter oss att producera funktioner i den heta gasen och ställa in fysiska parametrar, såsom magnetfältet. Sedan kan vi försöka matcha de detaljerade egenskaperna hos de strukturer vi observerar i röntgenstrålar.' -John ZuHone, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
Den här alternativa bilden av Perseus galaxhop visar vågen vid klockan 7. Bild: NASA:s Goddard Space Flight Center/Stephen Walker et al.
En av simuleringarna matchade vad astronomer såg i Perseus. I den hade ett stort kluster som Perseus slagit sig in i två regioner: ett kallare område med gas runt 30 miljoner grader Celsius och ett varmare område av gas med nästan 100 miljoner grader Celsius. I denna modell passerar ett kluster som är mindre än Perseus, men ungefär tusen gånger mer massivt än Vintergatan, nära Perseus och missar sitt centrum med cirka 650 000 ljusår.
Det hände för cirka 2,5 miljarder år sedan, och det startade en kedja av händelser som fortfarande utspelar sig.
Den nära missen orsakade en gravitationsstörning som skapade en expanderande spiral av den kallare gasen. En enorm våg av gas har bildats i kanten av spiralen av kallare gas, där den skär den varmare gasen. Det här är Kelvin-Helmholtz-vågen som syns på bilderna.
'Vi tror att bukten vi ser i Perseus är en del av en Kelvin-Helmholtz-våg, kanske den största som hittills identifierats, som bildades på ungefär samma sätt som simuleringen visar,' sa Walker. 'Vi har också identifierat liknande egenskaper i två andra galaxhopar, Centaurus och Abell 1795.'
Studien gav en annan fördel förutom att bara upptäcka en omöjligt enorm våg. Det gjorde det möjligt för teamet att mäta de magnetiska egenskaperna hos Perseus-klustret. Forskarna upptäckte att styrkan på magnetfältet i klustret påverkade storleken på gasvågen. Om fältet är för starkt bildas vågorna inte alls, och om magnetfältet är för svagt skulle vågorna bli ännu större.
Enligt teamet finns det inget annat känt sätt att mäta magnetfältet.
Källa: Forskare hittar jättevåg som rullar genom Perseus galaxkluster