Abell 1775: Chandra словила интересное столкновение скоплений галактик

Скопления галактик - это крупнейшие структуры во Вселенной, удерживаемые вместе гравитацией и содержащие сотни или даже тысячи отдельных галактик, погруженных в гигантские океаны перегретого газа. В скоплениях галактик обычная материя, такая как атомы, из которых состоят звезды, планеты и все остальное на Земле, находится в основном в форме горячего газа и звезд. Масса горячего газа между галактиками намного больше массы звезд во всех галактиках. Эта нормальная материя связана в кластере гравитацией еще большей массы темной материи.

Из-за огромных масс, скоростей столкновения и слияния скоплений галактик являются одними из самых энергичных событий во Вселенной.

В новом исследовании скопления галактик Abell 1775, расположенного примерно в 960 миллионах световых лет от Земли, группа астрономов под руководством Андреа Боттеон из Лейденского университета в Нидерландах объявила, что они обнаружили спиралевидный узор в рентгеновских данных Чандры. Эти результаты предполагают бурное прошлое кластера.

Когда два скопления галактик разного размера совершают скользящее столкновение, меньшее скопление начинает преодолевать большее. Из-за своей превосходящей массы больший кластер имеет преимущество, когда дело доходит до гравитационного притяжения. По мере того, как меньший кластер движется сквозь него, его горячий газ удаляется из-за трения. Это оставляет после себя след или хвост, который идет за скоплением. После того, как центр меньшего кластера проходит мимо центра большего, газ в хвосте начинает встречать меньшее сопротивление и пролетает над центром своего кластера. Это может привести к раздвоению хвоста, когда он летит в сторону, изгибаясь при удалении от центра скопления.

Последние данные Чандры содержат доказательства - включая яркость рентгеновских лучей и температуру, которую они представляют - одного из этих изогнутых хвостов в форме «рогатки». Предыдущие исследования Abell 1775 года с помощью Chandra и других телескопов намекнули, но не подтвердили, что в этой системе продолжалось столкновение.

Новое изображение Abell 1775 содержит рентгеновские лучи от Чандры (синий), оптические данные с телескопа Pan-STARRS на Гавайях (синий, желтый и белый) и радиоданные с LOw Frequency ARray (LOFAR) в Нидерландах ( красный). Хвост помечен на этом изображении вместе с областью газа с изогнутым краем, называемой «холодным фронтом», которая плотнее и холоднее, чем газ, в который он врезается. Хвост и холодный фронт изгибаются в одном направлении, создавая спиральный вид. На отдельном помеченном изображении показано поле обзора данных Chandra.

Ранее астрономы обнаружили, что Abell 1775 содержит огромный джет и радиоисточник, который также виден на этом новом составном изображении. Этот джет питается от сверхмассивной черной дыры в большой эллиптической галактике в центре скопления. Новые данные LOFAR и Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) в Индии показывают, что длина радиоджета на самом деле составляет 2,6 миллиона световых лет. Это примерно вдвое дольше, чем предполагали астрономы раньше, и делает его одним из самых длинных из когда-либо наблюдавшихся в скоплении галактик. Структура джета резко меняется, когда она пересекает газ с более низкой плотностью в верхней части изображения, через край холодного фронта, что означает, что столкновение повлияло на нее.

Согласно новому исследованию, движения газа внутри кластера могут быть ответственны за другие структуры, обнаруженные при наблюдении Abell 1775 в радиоволнах, такие как две нити, расположенные рядом с источником джета. Данные LOFAR и Chandra также позволили исследователям детально изучить явления, которые способствуют ускорению электронов как в джете этой галактики, так и в радиоизлучении вблизи центра большего скопления.

Есть альтернативное объяснение появления скопления. Когда маленький кластер приближается к большему, плотный горячий газ большего скопления будет притягиваться к нему гравитацией. После того, как меньший кластер проходит центр другого кластера, направление движения кластерного газа меняется на противоположное, и он возвращается к центру кластера. Кластерный газ снова проходит через центр и плещется взад и вперед, как вино в бокале. Хлещущий газ заканчивается спиралью, потому что столкновение между двумя кластерами было смещено от центра.

Команда Botteon отдает предпочтение сценарию с хвостом-рогаткой, но отдельная группа астрономов во главе с Дэном Ху из Шанхайского университета Цзяо Тонг в Китае поддерживает объяснение, основанное на данных Chandra и XMM-Newton Европейского космического агентства. Сценарии как с рогаткой, так и с плеском связаны со столкновением двух скоплений галактик. В конце концов, два скопления полностью сольются друг с другом, образуя единое скопление галактик большего размера.

Для выбора между этими двумя сценариями необходимы дальнейшие наблюдения и моделирование Abell 1775.