Μια διεθνής ομάδα επιστημόνων ανακάλυψε ένα τεράστιο κύμα ζεστού αερίου που κυλάει μέσα από το σύμπλεγμα γαλαξιών του Περσέα. Το κύμα είναι μια γιγαντιαία εκδοχή του λεγόμενου κύματος Kelvin-Helmholtz. Δημιουργούνται όταν δύο υγρά τέμνονται σε διαφορετικές ταχύτητες: για παράδειγμα, όταν ο άνεμος φυσάει πάνω από το νερό.
Σε αυτήν την περίπτωση, το κύμα προκλήθηκε από ένα μικρό σμήνος γαλαξιών που βόσκουν το σύμπλεγμα του Περσέα και ξεκίνησε μια αλυσίδα γεγονότων διάρκειας δισεκατομμυρίων ετών. Τα ευρήματα εμφανίζονται σε ένα έγγραφο στο τεύχος Ιουνίου 2017 του περιοδικού Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
"Το κύμα που έχουμε εντοπίσει σχετίζεται με το flyby ενός μικρότερου σμήνους, το οποίο δείχνει ότι η δραστηριότητα συγχώνευσης που παρήγαγε αυτές τις γιγαντιαίες δομές συνεχίζεται." - Stephen Walker, Κέντρο Διαστημικής Πτήσης Goddard της NASA.
«Ο Περσέας είναι ένα από τα πιο ογκώδη κοντινά σμήνη και το πιο φωτεινό σε ακτίνες Χ, έτσι τα δεδομένα του Chandra μας παρέχουν απαράμιλλη λεπτομέρεια», δήλωσε ο επικεφαλής επιστήμονας Stephen Walker στο Goddard Space Flight Center της NASA στο Greenbelt, Maryland. "Το κύμα που έχουμε εντοπίσει σχετίζεται με το flyby ενός μικρότερου σμήνους, το οποίο δείχνει ότι η δραστηριότητα συγχώνευσης που παρήγαγε αυτές τις γιγαντιαίες δομές συνεχίζεται."
Το σύμπλεγμα γαλαξιών του Περσέα, επίσης γνωστό ως Abell 426, απέχει 240 εκατομμύρια έτη φωτός και περίπου 11 εκατομμύρια έτη φωτός. Είναι ένα από τα πιο τεράστια αντικείμενα που γνωρίζουμε και ονομάζεται από τον αστερισμό του Περσέα, που εμφανίζεται στο ίδιο μέρος του ουρανού.
Τα σμήνη γαλαξιών είναι τα μεγαλύτερα βαρυτικά δεσμευμένα αντικείμενα στο Σύμπαν. Το μεγαλύτερο μέρος της παρατηρήσιμης ύλης στα σμήνη γαλαξιών είναι το αέριο. Αλλά το αέριο είναι πολύ ζεστό - δεκάδες εκατομμύρια βαθμούς ζεστό - που σημαίνει ότι εκπέμπει ακτίνες Χ.
Οι παρατηρήσεις ακτίνων Χ του Περσέα αποκάλυψαν διάφορα χαρακτηριστικά και δομές στη δομή αερίου του συμπλέγματος. Μερικά από αυτά είναι χαρακτηριστικά που μοιάζουν με φούσκα που προκαλούνται από την υπερ-τεράστια μαύρη τρύπα (SMBH) στο NGC 1275, τον κεντρικό γαλαξία του σμήνους Perseus. Ένα άλλο από αυτά τα χαρακτηριστικά είναι γνωστό ως «ο κόλπος». Ο κόλπος είναι ένα κοίλο χαρακτηριστικό που δεν θα μπορούσε να σχηματιστεί από το SMBH.
Ο κόλπος είναι ένα παζλ επειδή δεν παράγει εκπομπές, κάτι που θα αναμενόταν από κάτι που σχηματίστηκε από ένα SMBH. Ο κόλπος επίσης δεν συμμορφώνεται με μοντέλα για το πώς πρέπει να συμπεριφέρεται το αέριο σε αυτήν την περίπτωση.
Ο κύριος επιστήμονας πίσω από τη μελέτη είναι ο Stephen Walker στο Κέντρο Διαστημικής Πτήσης Goddard της NASA. Ο Walker στράφηκε στο Παρατηρητήριο Ακτίνων Χ Chandra για να βοηθήσει στην επίλυση αυτού του παζλ. Οι υπάρχουσες εικόνες Chandra του σμήνους Perseus φιλτραρίστηκαν προκειμένου να επισημάνουν τις άκρες των δομών και να κάνουν ορατές τις λεπτές λεπτομέρειες.
Αυτές οι φιλτραρισμένες και επεξεργασμένες εικόνες στη συνέχεια συγκρίθηκαν με προσομοιώσεις υπολογιστών συγχώνευσης συστάδων γαλαξιών. Ο John ZuHone, αστροφυσικός στο Κέντρο Αστροφυσικής Harvard-Smithsonian, δημιούργησε έναν ηλεκτρονικό κατάλογο αυτών των προσομοιώσεων.
«Οι συγχωνεύσεις συμπλεγμάτων Galaxy αντιπροσωπεύουν το τελευταίο στάδιο σχηματισμού δομών στον κόσμο». -John ZuHone, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
«Οι συγχωνεύσεις συμπλεγμάτων Galaxy αντιπροσωπεύουν το τελευταίο στάδιο σχηματισμού δομών στον κόσμο. Οι υδροδυναμικές προσομοιώσεις συγχώνευσης συστάδων μας επιτρέπουν να παράγουμε χαρακτηριστικά στο θερμό αέριο και να συντονίζουμε τις φυσικές παραμέτρους, όπως το μαγνητικό πεδίο. Τότε μπορούμε να προσπαθήσουμε να ταιριάξουμε με τα λεπτομερή χαρακτηριστικά των δομών που παρατηρούμε στις ακτίνες Χ ». -John ZuHone, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
Μία από τις προσομοιώσεις ταιριάζει με αυτό που βλέπουν οι αστρονόμοι στον Περσέα. Σε αυτό, ένα μεγάλο σύμπλεγμα όπως ο Περσέας είχε εγκατασταθεί σε δύο περιοχές: μια ψυχρότερη περιοχή αερίου περίπου 30 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου και μια θερμότερη περιοχή φυσικού αερίου περίπου 100 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου. Σε αυτό το μοντέλο, ένα σύμπλεγμα μικρότερο από τον Περσέα, αλλά περίπου χίλιες φορές πιο ογκώδες από το Γαλαξία περνάει κοντά στον Περσέα, χάνοντας το κέντρο του κατά περίπου 650.000 έτη φωτός.
Αυτό συνέβη περίπου 2,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, και ξεκίνησε μια σειρά από γεγονότα που εξακολουθούν να παίζονται.
Η κοντινή απώλεια προκάλεσε μια βαρυτική διαταραχή που δημιούργησε μια αυξανόμενη σπείρα του ψυχρότερου αερίου. Ένα τεράστιο κύμα αερίου έχει σχηματιστεί στην άκρη της σπείρας ψυχρότερου αερίου, όπου τέμνεται με το θερμότερο αέριο. Αυτό είναι το κύμα Kelvin-Helmholtz που φαίνεται στις εικόνες.
«Πιστεύουμε ότι το χαρακτηριστικό του κόλπου που βλέπουμε στον Περσέα είναι μέρος ενός κύματος Kelvin-Helmholtz, ίσως το μεγαλύτερο που έχει ακόμη εντοπιστεί, που σχηματίστηκε με τον ίδιο τρόπο όπως δείχνει η προσομοίωση», δήλωσε ο Walker. «Έχουμε επίσης εντοπίσει παρόμοια χαρακτηριστικά σε δύο άλλα σμήνη γαλαξιών, τον Κενταύρο και τον Άμπελ 1795.»
Η μελέτη παρείχε ένα άλλο όφελος εκτός από το να εντοπίζει ένα απίστευτα τεράστιο κύμα. Επέτρεψε στην ομάδα να μετρήσει τις μαγνητικές ιδιότητες του συμπλέγματος Perseus. Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι η ισχύς του μαγνητικού πεδίου στο σύμπλεγμα επηρέασε το μέγεθος του κύματος αερίου. Το πεδίο είναι πολύ δυνατό, τα κύματα δεν σχηματίζονται καθόλου, και εάν το μαγνητικό πεδίο είναι πολύ αδύναμο, τότε τα κύματα θα ήταν ακόμη μεγαλύτερα.
Σύμφωνα με την ομάδα, δεν υπάρχει άλλος γνωστός τρόπος μέτρησης του μαγνητικού πεδίου.
Πηγή: Οι επιστήμονες βρίσκουν το γιγαντιαίο κύμα να κυλά μέσα από το σύμπλεγμα γαλαξιών Perseus
