Dwie grupy gigantycznych galaktyk zderzające się ze sobą spowodowały masywne fale uderzeniowe, które rozciągają się na 1,6 miliona lat świetlnych w przestrzeni.
Wyniki ujawnione przez NASA Obserwatorium rentgenowskie Chandrapomagając astronomom lepiej zrozumieć potężne procesy zachodzące w zderzeniach między grupami tysięcy galaktyki.
Galaktyki stanowią tylko niewielki procent całkowitej masy gromady galaktyki. Większość składa się z ogromnej aury Ciemna materia i chmura gorący gaz rozproszony Ośrodek w gromadzie, który otacza galaktyki, nazywany jest gromadą. Ponieważ gaz jest tak gorący, promieniując pod kątem setek milionów stopni, świeci jasno w promieniach rentgenowskich.
Kiedy dwie gromady wchodzą w kontakt, poszczególne galaktyki prześlizgują się przez siebie bez szwanku, ale gaz z ośrodka w gromadzie przechodzi bardziej energetyczne spotkanie, generując fale uderzeniowe o dużej skali.
Konkretna kolizja gromady badana tutaj przez Chandrę, Abell 2146, znajduje się na 2,8 miliarda lata świetlne daleko. Jest to jedna z zaledwie trzech kolizji gromad we wszechświecie, w których interfejsy zderzeń są wystarczająco jasne, aby można je było szczegółowo zbadać. (Pozostałe dwa to Gromada Pocisków i Abell 520.)
Zespół kierowany przez Helen Russell, astronom z University of Nottingham w Wielkiej Brytanii, wykorzystał Chandrę do obserwowania Abell 2146 przez 23 dni – najgłębszego spojrzenia na fale uderzeniowe gromady w historii.
Jedna grupa przechodzi przez drugą. Gdy to robi, generuje dwie fale uderzeniowe: „szok dziobowy” na swojej krawędzi natarcia (jak przód łodzi poruszającej się po wodzie) i „szok w górę rzeki” za nią.
Wstrząs łukowy ma proste wytłumaczenie: podczas przechodzenia gaz jest sprężany przed spadającą masą. Wstrząs górny jest bardziej złożony i powstaje, gdy gaz jest usuwany z opadającej masy – w procesie znanym jako „odpędzanie nurnika” – i oddziałuje z gazem in situ w bloku, przez który się przemieszcza.
Zespół Russella nie tylko zmierzył długość tych wstrząsów – 1,6 miliona lat świetlnych w głównym łuku uderzeniowym – ale także, po raz pierwszy, ich szerokość. Teoria przewiduje, że szok górny powinien być węższy, ponieważ jest młodszy i powstał po szoku łukowym. To właśnie odkrył Chandra, mierząc głębokość fali uderzeniowej na szerokość 55 000 lat świetlnych, a falę uderzeniową w górę rzeki o szerokości około 35 000 lat świetlnych.
Korzystając z Chandry, zespół Russella zmierzył energię gazu (którą możemy nazwać jego temperaturą) w szoku w górnym biegu, gdy wzrósł on z 6 do 8 keV. Wydaje się, że gaz uzyskał tę energię głównie dzięki efektowi ciśnienia fali uderzeniowej pobudzającej elektrony w gazie. Ogromne znaczenie ma fakt, że zderzenia pomiędzy poszczególnymi atomami i cząsteczkami są rzadkie, ponieważ gaz jest bardzo rozproszony.
Chandra zmierzył losowy ruch cząstek w ośrodku w gromadzie na około 290 kilometrów na sekundę (650 000 mil na godzinę), a cząstki te mogą podróżować średnio do 50 000 lat świetlnych, zanim napotkają inną cząstkę. Dlatego, chociaż Chandra zmierzył pewne wtórne ogrzewanie po zderzeniu cząstek, to ogrzewanie musiało następować powoli, kumulując się w ciągu 200 milionów lat.
Twierdzenie, że większość ocieplenia w zderzających się galaktykach pochodzi z wstrząsów „niezderzeniowych”, pozwala na porównanie z wydarzeniami na znacznie mniejszą skalę, tutaj w naszym Układ Słoneczny. The wiatr słonecznyna przykład jest poddawany niekonfrontacyjnemu szokowi, gdy napotyka przeszkodę, taką jak: ZiemiaWstrząsy te mogą zakłócać pole magnetyczne planety i przyspieszać naładowane cząstki, wywołując burzę geomagnetyczną. Porównując powstawanie tych wstrząsów bez kolizji w bardzo różnych skalach, naukowcy mogą uzyskać lepszy wgląd w fizykę tego, jak wstrząsy pojawiają się w zderzeniach gromad, a także wstrząsy w wiatrach słonecznych i gwiazdowych.
Wyniki zostały zaakceptowane do publikacji w Journal of the Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, a preprint jest dostępny za pośrednictwem arXiv Baza danych.
Obserwuj Keitha Coopera na Twitterze @21stCenturySETI. Podążaj za nami na Twitterze Umieść tweeta i dalej Facebook.
„Analityk. Nieuleczalny nerd z bekonu. Przedsiębiorca. Oddany pisarz. Wielokrotnie nagradzany alkoholowy ninja. Subtelnie czarujący czytelnik.”
