Kansainvälinen tutkijaryhmä on löytänyt valtavan kuumakaasun aallon, joka virtaa tiensä Perseus-galaksiklusterin läpi. Aalto on jättiläinen versio nk. Kelvin-Helmholtz-aallosta. Ne luodaan, kun kaksi nestettä leikkaavat eri nopeuksilla: esimerkiksi kun tuuli puhaltaa veden yli.
Tässä tapauksessa aalto aiheutui pienestä galaksiklusterista, joka laidunsi Perseus-klusteria ja aloitti miljardien vuosien kestävän tapahtumaketjun. Tulokset ilmenevät Royal Astronomical Society -lehden Monthly Notices -lehden kesäkuun 2017 numeron lehdessä.
"Tunnistamamme aalto liittyy pienemmän klusterin lentomäärään, mikä osoittaa, että nämä jättiläisrakenteet tuottava sulautuma jatkuu edelleen." - Stephen Walker, NASA: n Goddard-avaruuslentokeskus.
"Perseus on yksi massiivisimmista lähistöllä sijaitsevista klustereista ja kirkkain röntgenkuvauksessa, joten Chandran tiedot tarjoavat meille vertaansa vailla olevia yksityiskohtia", sanoi johtava tutkija Stephen Walker NASA: n Goddard-avaruuslentokeskuksessa Greenbeltissä, Marylandissa. "Tunnistamamme aalto liittyy pienemmän klusterin lentomäärään, mikä osoittaa, että nämä jättiläisrakenteet tuottava sulautuma jatkuu edelleen."
Perseus-galaksiklusteri, joka tunnetaan myös nimellä Abell 426, on 240 miljoonan valovuoden päässä, ja se on noin 11 miljoonaa valovuotta. Se on yksi massiivisimmista esineistä, joista tiedämme, ja se on nimetty Perseuksen tähdistöksi, joka ilmestyy samassa taivaan osassa.
Galaktiklusterit ovat maailmankaikkeuden suurimpia gravitaatioon sitoutuneita esineitä. Suurin osa galaksiklusterien havaittavasta aineesta on kaasu. Mutta kaasu on erittäin kuuma - kymmeniä miljoonia astetta kuuma - mikä tarkoittaa, että se säteilee röntgenkuvia.
Perseuksen röntgenhavainnot ovat paljastaneet klusterin kaasurakenteessa useita piirteitä ja rakenteita. Jotkut niistä ovat kuplia muistuttavia ominaisuuksia, jotka johtuvat Perseus-klusterin keskusgalaktian NGC 1275 supermassiivisesta mustasta aukosta (SMBH). Toinen näistä ominaisuuksista tunnetaan nimellä "lahti". Lahti on kovera ominaisuus, jota SMBH ei voinut muodostaa.
Lahti on palapeli, koska se ei tuota päästöjä, joita voitaisiin odottaa jollain, jonka SMBH muodostaa. Lahti ei myöskään noudata malleja siitä, kuinka kaasun tulisi toimia tässä tilanteessa.
Tutkimuksen johtava tutkija on Stephen Walker NASAn Goddard-avaruuslentokeskuksessa. Walker kääntyi Chandran röntgen observatorion puoleen auttaakseen tätä palapeliä. Perseus-klusterin nykyiset Chandra-kuvat suodatettiin rakenteiden reunojen korostamiseksi ja mahdollisten hienovaraisten yksityiskohtien näkyvyyden lisäämiseksi.
Näitä suodatettuja ja käsiteltyjä kuvia verrattiin sitten galaksi-klustereiden sulautuvien tietokoneiden simulointeihin. John ZuHone, astrofysiikka Harvard-Smithsonian Astrofysiikan keskuksessa, on luonut online-luettelon näistä simulaatioista.
"Galaxy-klusterien sulautumiset edustavat viimeisintä vaihetta rakenteen muodostuksessa kosmossa." -John ZuHone, Harvard-Smithsonian astrofysiikan keskus.
“Galaxy-klusterien sulautumiset edustavat viimeisintä vaihetta rakenteen muodostumisessa kosmossa. Sulautuvien klusterien hydrodynaamiset simulaatiot antavat meille mahdollisuuden tuottaa kuumassa kaasussa ominaisuuksia ja virittää fyysisiä parametreja, kuten magneettikenttä. Sitten voimme yrittää sovittaa röntgensäteissä havaitsemiemme rakenteiden yksityiskohtaiset ominaisuudet. ” -John ZuHone, Harvard-Smithsonian astrofysiikan keskus.
Yksi simulaatioista vastasi sitä, mitä tähtitieteilijät näkivät Perseuksessa. Siinä Perseuksen kaltainen suuri klusteri oli asettunut kahteen alueeseen: kylmempi kaasualue noin 30 miljoonaa celsiusastetta ja kuumempi alue kaasuun lähes 100 miljoonaa celsiusastetta. Tässä mallissa Perseusta pienempi klusteri, mutta noin tuhat kertaa massiivisempi kuin Linnunrata kulkee Perseuksen lähellä, kadottaen keskustaan noin 650 000 valovuotta.
Se tapahtui noin 2,5 miljardia vuotta sitten, ja se aloitti tapahtumaketjun, joka pelasi edelleen itsensä.
Läheinen miss aiheutti painovoimahäiriön, joka loi kylmämmän kaasun laajenevan spiraalin. Kylmän kaasun kierteen reunaan on muodostunut valtava kaasuaalto, jossa se leikkaa kuumemman kaasun kanssa. Tämä on kuvissa nähty Kelvin-Helmholtz-aalto.
"Mielestämme Perseuksessa näkemämme lahden ominaisuus on osa Kelvin-Helmholtz-aaltoa, ehkä suurin vielä tunnistettu aalto, joka muodostui suunnilleen samalla tavalla kuin simulaatio osoittaa", Walker sanoi. "Olemme myös tunnistaneet samanlaisia piirteitä kahdessa muussa galaksi-klusterissa, Kentaurissa ja Abellissa 1795."
Tutkimuksessa saatiin aikaan toinen hyöty sen lisäksi, että havaittiin vain mahdoton valtava aalto. Se antoi joukkueelle mahdollisuuden mitata Perseus-klusterin magneettiset ominaisuudet. Tutkijat havaitsivat, että klusterin magneettikentän voimakkuus vaikutti kaasuaallon kokoon. Se on kenttä liian voimakas, aallot eivät muodostu ollenkaan, ja jos magneettikenttä on liian heikko, aallot olisivat vielä suurempia.
Ryhmän mukaan ei ole muuta tunnettua tapaa mitata magneettikenttä.
Lähde: Tutkijat löytävät jättiläisaallon liikkuvan Perseus-galaksiklusterin läpi
