Ett internationellt team av forskare har upptäckt en enorm våg av varm gas som rullar sig igenom Perseus galaxkluster. Vågen är en jätteversion av vad som kallas en Kelvin-Helmholtz-våg. De skapas när två vätskor korsar varandra med olika hastigheter: till exempel när vinden blåser över vatten.
I det här fallet orsakades vågen av ett litet galaxklynge som betade Perseus-klustret och som startade en kedja av händelser som varade i miljarder år. Resultaten visas i en artikel i juni 2017-utgåvan av tidskriften Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
"Den våg vi har identifierat är förknippad med flyby av ett mindre kluster, som visar att den sammanslagna aktiviteten som producerade dessa jättestrukturer fortfarande pågår." - Stephen Walker, NASA: s Goddard Space Flight Center.
"Perseus är en av de mest massiva närliggande kluster och den ljusaste i röntgenstrålarna, så Chandra-data ger oss oöverträffad detalj", sa huvudforskaren Stephen Walker vid NASA: s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Den våg vi har identifierat är förknippad med flyby av ett mindre kluster, som visar att den sammanslagna aktiviteten som producerade dessa jättestrukturer fortfarande pågår."
Perseus galaxklyngen, även känd som Abell 426, är 240 miljoner ljusår bort och är ungefär 11 miljoner ljusår. Det är ett av de mest massiva föremål som vi känner till, och det har fått sitt namn efter Perseus-konstellationen, som visas i samma del av himlen.
Galaxy-kluster är de största gravitationellt bundna föremålen i universum. Det mesta av det observerbara ämnet i galaxkluster är gas. Men gasen är super varm - tiotals miljoner grader varm - vilket innebär att den avger röntgenstrålar.
Röntgenobservationer av Perseus har avslöjat flera funktioner och strukturer i gasstrukturen i klustret. Några av dem är bubbelliknande funktioner orsakade av det supermassiva svarta hålet (SMBH) i NGC 1275, Perseus-klusterens centrala galax. En annan av dessa funktioner kallas "bukten." Viken är en konkav funktion som inte kunde ha bildats av SMBH.
Viken är ett pussel eftersom den inte producerar några utsläpp, vilket kan förväntas av något som bildas av en SMBH. Fjärden överensstämmer inte heller med modeller för hur gas ska fungera i den här situationen.
Ledande forskare bakom studien är Stephen Walker vid NASA: s Goddard Space Flight Center. Walker vände sig till Chandra röntgenobservatorium för att hjälpa till att lösa detta pussel. Befintliga Chandra-bilder av Perseus-klustret filtrerades för att markera strukturernas kanter och för att göra subtila detaljer mer synliga.
Dessa filtrerade och bearbetade bilder jämfördes sedan med datorsimuleringar av sammanslagning av galaxkluster. John ZuHone, en astrofysiker vid Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, har skapat en online-katalog över dessa simuleringar.
"Galaxy-klusterfusioner representerar det senaste stadiet för strukturbildning i kosmos." -John ZuHone, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
”Galaxy-klusterfusioner 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, t.ex. magnetfältet. Då kan vi försöka matcha de detaljerade egenskaperna hos de strukturer vi observerar i röntgenstrålar. ” -John ZuHone, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
En av simuleringarna matchade vad astronomer såg i Perseus. I den hade ett stort kluster som Perseus bosatt sig i två regioner: en kallare region med gas cirka 30 miljoner grader Celsius och en varmare gasregion på nästan 100 miljoner grader Celsius. I den här modellen passerar ett kluster mindre än Perseus, men ungefär tusen gånger massivare än Vintergatan passerar nära Perseus och saknar 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 spelar sig själv.
Nära missan orsakade en gravitationsstörning som skapade en expanderande spiral av den kallare gasen. En enorm gasvåg har bildats vid kanten av spiralen med kallare gas, där den korsar varma gasen. Det här är Kelvin-Helmholtz-vågen som ses på bilderna.
"Vi tror att vikfunktionen vi ser i Perseus är en del av en Kelvin-Helmholtz-våg, kanske den största som hittills har identifierats, som bildades på ungefär samma sätt som simuleringen visar," sade Walker. "Vi har också identifierat liknande funktioner i två andra galaxkluster, 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 för Perseus-klustret. Forskarna upptäckte att styrkan hos magnetfältet i klustret påverkade storleken på gasvågen. Det är fältet för starkt, vågorna bildas 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: Scientists Find Giant Wave Rolling via Perseus Galaxy Cluster
