Abell 1033:At gå modigt ind i kolliderende galaksehobe

Gemt i en fjern galaksehobe kollision er gasstykker, der ligner rumskibet Enterprise - et ikonisk rumskib fra "Star Trek"-serien.

Galaksehobe - kosmiske strukturer, der indeholder hundredvis eller endda tusindvis af galakser - er de største objekter i universet, der holdes sammen af ​​tyngdekraften. Flere millioner graders gas fylder rummet mellem de enkelte galakser. Massen af ​​den varme gas er omkring seks gange større end massen af ​​alle galakserne tilsammen. Denne overophedede gas er usynlig for optiske teleskoper, men skinner klart i røntgenstråler, så et røntgenteleskop som NASAs Chandra røntgenobservatorium er påkrævet for at studere det.

Ved at kombinere røntgenstråler med andre typer lys, såsom radiobølger, et mere fuldstændigt billede af disse vigtige kosmiske objekter kan opnås. Et nyt sammensat billede af galaksehoben Abell 1033, inklusive røntgenstråler fra Chandra (lilla) og radioemission fra Low-Frequency Array (LOFAR) netværket i Holland (blå), gør netop det. Optisk emission fra Sloan Digital Sky Survey er også vist. Galaksehoben er placeret omkring 1,6 milliarder lysår fra Jorden.

Ved hjælp af røntgen- og radiodata, forskere har fastslået, at Abell 1033 faktisk er to galaksehobe i færd med at kollidere. Denne ekstraordinært energiske begivenhed, sker fra toppen til bunden i billedet, har frembragt turbulens og chokbølger, svarende til soniske bom produceret af et fly, der bevæger sig hurtigere end lydens hastighed.

I Abell 1033, kollisionen har interageret med en anden energisk kosmisk proces - produktionen af ​​jetfly af højhastighedspartikler ved at stof spiralerer ind i et supermassivt sort hul, i dette tilfælde en placeret i en galakse i en af ​​hobene. Disse jetfly afsløres ved radioemission til venstre og højre side af billedet. Radioemissionen produceres af elektroner, der spiraler rundt om magnetfeltlinjer, en proces kaldet synkrotronemission.

Elektronerne i strålerne bevæger sig meget tæt på lysets hastighed. Da galaksen og dens sorte hul bevægede sig mod den nederste del af billedet, jetflyet til højre bremsede farten, da det styrtede ind i varm gas i den anden galaksehob. Jetflyet til venstre bremsede ikke farten, fordi det stødte på meget mindre varm gas, giver jetflyene et skævt udseende, frem for den lige linje, der typisk ses.

Dette billede af Abell 1033 giver også et eksempel på "pareidolia", et psykologisk fænomen, hvor velkendte former og mønstre ses i ellers tilfældige data. I Abell 1033, strukturerne i dataene skaber en uhyggelig lighed med mange af afbildningerne af det fiktive Starship Enterprise fra Star Trek.

Med hensyn til astrofysisk forskning, en detaljeret undersøgelse af billedet viser, at energien af ​​elektronerne i "skålsektionen" og halsen af ​​den stjerneskibsformede radioemission i Abell 1033 er højere end den, der findes i stjernedrevssektionen nede til venstre (se etiketter). Dette tyder på, at elektronerne er blevet genaktiveret, formentlig når dyserne interagerer med turbulens eller stødbølger i den varme gas. De energiske elektroner, der producerer radioemissionen, vil normalt miste betydelige mængder energi i løbet af ti til hundreder af millioner af år, når de udstråler. Radioemissionen ville så blive uopdagelig. Imidlertid, den stærkt udvidede radioemission observeret i Abell 1033, strækker sig over omkring 500, 000 lysår, indebærer, at energiske elektroner er til stede i større mængder og med højere energier end tidligere antaget. En idé er, at elektronerne har fået et yderligere energiboost ved ekstra stød og turbulens.

Andre kilder til radioemission på billedet udover det rumskibsformede objekt er de kortere stråler fra en anden galakse (mærket "korte jets") og en "radio føniks" bestående af en sky af elektroner, der falmede i radioemission, men som derefter blev genaktiveret, da chokbølger komprimerede skyen. Dette fik skyen til igen at skinne ved radiofrekvenser, som vi rapporterede tilbage i 2015.

Holdet, der lavede denne undersøgelse, vil bruge observationer med Chandra og LOFAR til at lede efter yderligere eksempler på kolliderende galaksehobe med fordrejet radioemission, for at fremme deres forståelse af disse energiske objekter.

Et papir, der beskriver dette resultat, blev offentliggjort den 4. oktober, 2017 udgave af Videnskab fremskridt .