Скопление галактик создает тепло

Большинство галактик не может существовать в изоляции. Они связаны с другими галактиками посредством гравитации либо в относительно небольших количествах, известных как «группы галактик», либо в гораздо более крупных концентрациях, называемых «скоплениями галактик», состоящими из сотен или тысяч галактик. Иногда эти коллекции галактик притягиваются друг к другу под действием силы тяжести и в конечном итоге сливаются.

Используя рентгеновскую обсерваторию Чандра НАСА, XMM-Ньютон ЕКА, гигантский радиоволновой радиотелескоп (GMRT) и оптические наблюдения с помощью обсерватории Apache Point в Нью-Мексико, группа астрономов обнаружила, что две группы галактик врезаются друг в друга со скорость около 4 миллионов миль в час. Это может быть самое сильное столкновение между двумя группами галактик.

Система называется NGC 6338, она расположена на расстоянии около 380 миллионов световых лет от Земли. Это составное изображение содержит рентгеновские данные Чандры (отображаются красным цветом), на которых показан горячий газ с температурой выше примерно 20 миллионов градусов по Цельсию, а также более холодный газ, обнаруженный с помощью Chandra и XMM (показан синим цветом), который также испускает рентгеновские лучи. Данные Chandra были объединены с оптическими данными Sloan Digital Sky Survey, показывающими галактики и звезды в белом цвете.

По оценкам исследователей, общая масса, содержащаяся в NGC 6338, примерно в 100 триллионов раз больше массы Солнца. Этот значительный вес, примерно 83% которого находится в форме темной материи, 16% - в форме горячего газа и 1% - в звездах, указывает на то, что галактическим группам суждено стать галактическим скоплением в будущем. Столкновение и слияние завершатся, и система продолжит накапливать больше галактик под действием силы тяжести.

Предыдущие исследования NGC 6338 предоставили доказательства областей более холодного газа, излучающего рентгеновское излучение, вокруг центров двух групп галактик («холодные ядра»). Эта информация помогла астрономам восстановить геометрию системы, обнаружив, что столкновение между группами галактик произошло почти вдоль линии обзора к Земле. Этот вывод был подтвержден новым исследованием.

Новые данные Chandra и XMM-Newton также показывают, что газ слева и справа от холодных ядер, а также между ними нагревается ударными сторонами - подобно звуковым ударам от сверхзвуковых самолетов, - образованными столкновением двух групп галактик. Эта модель нагретого до удара газа была предсказана с помощью компьютерного моделирования, но NGC 6338 может быть первым слиянием групп галактик, которое четко это продемонстрирует. Такое нагревание предотвратит охлаждение части горячего газа с образованием новых звезд.

Вторым источником тепла, обычно встречающимся в группах и скоплениях галактик, является энергия, создаваемая вспышками и струями высокоскоростных частиц, генерируемых сверхмассивными черными дырами. В настоящее время этот источник тепла, по-видимому, неактивен в NGC 6338, потому что нет никаких доказательств наличия джетов из сверхмассивных черных дыр с использованием радиоданных из GMRT. Это отсутствие может объяснить нити охлаждающего газа, обнаруженные в рентгеновских и оптических данных вокруг большой галактики в центре холодного ядра на юге. Фильтры, используемые в составном изображении, не показывают оптические нити, а рентгеновские нити - это маленькие, похожие на пальцы структуры, исходящие из центра холодного ядра на юге, если смотреть примерно на 2 часа, на 7 часов и 8 часов.

Документ, описывающий эти результаты, был опубликован в сентябрьском выпуске «Ежемесячных уведомлений Королевского астрономического общества» за 2019 год и доступен в Интернете.