Forskere forklarer mysteriet med at banke galaksehobe

To galaksehobe i færd med at smelte sammen skabte et lag af overraskende varm gas mellem dem, som astronomer fra University of Colorado Boulder mener stammer fra turbulens forårsaget af at banke ind i hinanden med supersoniske hastigheder.

De to klynger, som går sammen for at skabe den større galaksehob Abell 115, er placeret omkring 2,4 milliarder lysår væk. Det turbulente område af varm gas klemt mellem de to klynger, som CU Boulder professor Jack Burns lignede med et vække bag en motorbåd, er omkring 300 millioner grader F. Det er omtrent tre gange så varmt som de to mindre klyngekerner og 10 gange varmere end solens kerne, sagde Burns, hovedstudieforfatter.

"Vi forventede ikke at se så meget varm gas mellem klyngekomponenterne, " sagde Burns. "Vi tror, ​​at turbulensen er som en stor ske, der rører gasser op, konvertere bevægelsesenergien fra de sammensmeltende klynger til termisk energi. Det er en manifestation af, at de banker sammen som to kæmpe gryder, noget, vi ikke rigtig har set før."

Burns præsenterede de nye resultater i en pressebriefing tirsdag, 6. juni ved det 230. møde i American Astronomical Society, der afholdes i Austin, Texas, 4-8 juni.

De to fusionerende galaksehobe består individuelt af hundredvis af galakser, hver lige så stor eller større end vores egen Mælkevejsgalakse, sagde Burns fra CU Boulder's Center for Astrophysics and Space Astronomy. Individuelle galaksehobe, som kan omfatte tusindvis af galakser, er de største gravitationsbundne objekter i universet.

"Energetisk set, galaksehobe-sammensmeltende begivenheder er de største brag i universet siden Big Bang, " sagde Burns. "De her er enorme, meget dynamiske systemer, der fortsætter med at udvikle sig den dag i dag."

Observationerne fra CU Boulder-teamet blev foretaget ved hjælp af data fra NASAs kredsløb omkring Chandra X-ray Observatory og Karl G. Jansky Very Large Array, et radioastronomianlæg nær Socorro, Ny mexico, drevet af National Radio Astronomy Observatory og finansieret af National Science Foundation.

Holdets computersimuleringer viser områder med relativt kølig gas nær kernerne af hver fusionerende klynge, hvilket indikerer, at de to objekter har stødt på hinanden før - måske cirkuleret et par gange og fjernet gas fra hinanden, før de smelter sammen.

Undersøgelsen medforfattere, alle fra CASA, omfatter forskningsassistent Eric Hallman, ph.d.-studerende Brian Alden, NASA Senior Postdoc Fellow David Rapetti og senior samarbejdspartner Abhirup Datta. Den nye undersøgelse blev finansieret af NASAs Astrophysical Data Analysis Program.

For at analysere temperaturer i Abell 115 og andre lignende sammensmeltende klynger, Burns og hans team udviklede software til at producere højkontrast temperaturkort over alle klyngeområder i både røntgen- og radiodelen af ​​det elektromagnetiske spektrum. Den nye datapipeline bruger NASA Ames Research Center supercomputer til at beregne 10, 000 til 100, 000 spektre i hver klynge, sagde Burns.

Holdet fortsætter med at undersøge radioemissionerne, der strækker sig langt uden for Abell 115 ind i det intergalaktiske medium, herunder deres forhold til den varme røntgengas.

"Disse radioemissioner er forårsaget af elektroner i galaksehobens magnetiske felt, der rejser tæt på lysets hastighed, " sagde Burns. "Det er klart, at noget har sat energi til elektronerne, som vi tror er relateret til cluster banging-processen."

Som en del af projektet, CU Boulder-holdet studerer en prøve af 50 andre galaksehobe til sammenligning, sagde Burns.

Hvad er det næste for Abell 115? "Vores computersimuleringer viser, at disse klyngefusioner kan være virkelig komplicerede med hensyn til tiltrædelsesprocessen, afhængigt af den stat vi fanger dem i, " sagde Burns. "Vi tror på, at Abell 115 til sidst vil 'slappe af' og blive centralt kondenseret, hvilket er relativt kedeligt i forhold til det, vi ser nu."

Galaxy -klynger dannes i det, der er kendt som universets kosmiske web, sagde Burns. Det kosmiske web består af lange, smalle filamenter af galakser og intergalaktisk gas adskilt af enorme hulrum. Astronomer mener, at enkelt kosmiske filamenter kan strække sig i hundredvis af millioner lysår, en forbløffende længde i betragtning af et enkelt lysår er omkring 5,9 billioner miles.