Et nyt vindue for at se den skjulte side af det magnetiserede univers

Nye observationer og simuleringer viser, at stråler af højenergipartikler, der udsendes fra det centrale massive sorte hul i den lyseste galakse i galaksehobe, kan bruges til at kortlægge strukturen af ​​usynlige magnetfelter mellem klynge. Disse resultater giver astronomer et nyt værktøj til at undersøge tidligere uudforskede aspekter af galaksehobe.

Når klynger af galakser vokser gennem kollisioner med omgivende stof, de skaber buestød og vågner i deres fortyndede plasma. Plasmabevægelsen induceret af disse aktiviteter kan drapere intra-cluster magnetiske lag, danner virtuelle vægge af magnetisk kraft. Disse magnetiske lag, imidlertid, kan kun observeres indirekte, når noget interagerer med dem. Fordi det simpelthen er svært at identificere sådanne interaktioner, karakteren af ​​intra-cluster magnetiske felter er stadig dårligt forstået. En ny tilgang til at kortlægge/karakterisere magnetiske lag er meget ønsket.

Et internationalt hold af astronomer inklusive Haruka Sakemi, en kandidatstuderende ved Kyushu University (nu forskningsstipendiat ved National Astronomical Observatory of Japan-NAOJ), brugte MeerKAT-radioteleskopet i den nordlige Karoo-ørken i Sydafrika til at observere en lys galakse i den sammensmeltende galaksehob Abell 3376 kendt som MRC 0600-399. Beliggende mere end 600 millioner lysår væk i retning af stjernebilledet Columba, MRC 0600-399 er kendt for at have usædvanlige jetstrukturer bøjet til 90 graders vinkler. Tidligere røntgenobservationer afslørede, at MRC 0600-399 er kernen i en sub-klynge, der trænger ind i hovedhoben af ​​galakser, indikerer tilstedeværelsen af ​​stærke magnetiske lag ved grænsen mellem hoved- og underklynger. Disse funktioner gør MRC 0600-399 til et ideelt laboratorium til at undersøge vekselvirkninger mellem stråler og stærke magnetiske lag.

MeerKAT-observationerne afslørede hidtil usete detaljer om jetflyene, mest slående, svag "dobbelt-le"-struktur, der strækker sig i den modsatte retning fra bøjningspunkterne og skaber en "T"-form. Disse nye detaljer viser, at som en vandstrøm, der rammer en glasrude, dette er en meget kaotisk kollision. Der kræves dedikerede computersimuleringer for at forklare den observerede jetmorfologi og mulige magnetfeltkonfigurationer.

Takumi Ohmura, en kandidatstuderende ved Kyushu University (nu forskningsstipendiat ved University of Tokyo's Institute for Cosmic-Ray Research—ICRR), fra holdet udførte simuleringer på NAOJs supercomputer ATERUI II, den mest kraftfulde computer i verden dedikeret til astronomiske beregninger. Simuleringerne antog et buelignende stærkt magnetfelt, negligere rodede detaljer som turbulens og galaksens bevægelse. Denne enkle model giver et godt match til observationerne, hvilket indikerer, at det magnetiske mønster, der er brugt i simuleringen, afspejler den faktiske magnetfeltintensitet og struktur omkring MRC 0600-399. Vigtigere, det viser, at simuleringerne med succes kan repræsentere den underliggende fysik, så de kan bruges på andre objekter til at karakterisere mere komplekse magnetfeltstrukturer i galaksehobe. Dette giver astronomer en ny måde at forstå det magnetiserede univers på og et værktøj til at analysere data af højere kvalitet fra fremtidige radioobservatorier som SKA (Square Kilometer Array).

Disse resultater blev vist som Chibueze, Sakemi, Ohmura, et. al. "Bøjede jetfly fra magnetfelter i galaksehoben Abell 3376" i Natur den 6. maj, 2021.