05.05.2017 | Наука

Астрономы обнаружили космическое «цунами», бушующее в скоплении галактик Персея (видео)

Международная команда учёных обнаружила громадную волну горячего газа в близлежащем скоплении галактик Персея.

Фото NASAs Goddard Space Flight Center/Stephen Walker et al

Объединив данные космической рентгеновской обсерватории "Чандра" (Chandra X-ray Observatory) с радионаблюдениями и компьютерным моделированием, исследователи выяснили: волна, охватывающая около 200 тысяч световых лет, примерно в два раза превышает размеры Млечного Пути.

По мнению учёных, волна образовалась миллиарды лет назад, когда небольшое скопление галактик задело скопление Персея, в результате чего огромное количество газа буквально "расплескалось" по обширному объёму пространства.

"Скопление Персея – это одно из самых массивных близлежащих кластеров и самое яркое в рентгеновских лучах, поэтому данные обсерватории Chandra предоставляют нам фантастические детали", — говорит Стивен Уокер (Stephen Walker), исследователь из Центра космических полётов Годдарда НАСА.

По его словам, волна, которую они идентифицировали, связана с прохождением небольшого по размеру скопления галактик. "Это показывает, что процесс слияния, породивший эту гигантскую структуру, все ещё продолжается", — добавляет учёный.

Скопления галактик являются крупнейшими структурами, связанными гравитацией. В частности, скопление галактик Персея — один из самых массивных объектов во Вселенной, содержащий тысячи галактик в огромном облаке газа температурой в миллионы градусов. Это скопление расположено на расстоянии примерно 240 миллионов световых лет от Земли и составляет в диаметре примерно 11 миллионов световых лет. Скопление галактик Персея получило своё название в честь созвездия, в котором оно находится.

Как и во всех скоплениях галактик, в Персее большая часть наблюдаемой материи представляет собой газ, нагретый до десятков миллионов градусов, так что его видно в рентгеновском излучении.

Наблюдения Chandra выявили различные структуры в этом газе – от огромных пузырей, "выдуваемых" сверхмассивной чёрной дырой в центральной галактике кластера (NGC 1275), до загадочной вогнутой детали, называемой "бухта".

Вогнутая форма "бухты" не могла образоваться посредством пузырей, выпущенных из чёрной дыры, уверены учёные. В связи с этим Уокер и его коллеги обратились к имеющимся наблюдениям Chandra скопления Персея с целью более тщательного изучения "бухты". Они объединили различные данные, а затем отфильтровали их так, чтобы выделить края структур и выявить тончайшие детали. Далее специалисты сравнили полученные снимки с компьютерной моделью слияния скоплений галактик.

"Слияние скоплений галактик представляет собой последний этап формирования структуры в космосе", — говорит астрофизик Джон Зухон (John ZuHone) из Гарвард-Смитсоновский центра астрофизики. Именно он и разработал компьютерную модель слияния скоплений галактик.

По его словам, гидродинамическое моделирование слияния кластеров позволяет учёным создавать различные особенности в горячем газе и настраивать физические параметры (например, магнитное поле). "Затем мы можем попытаться сопоставить подробные характеристики структур, которые мы наблюдаем в рентгеновских лучах", — объясняет Зухон.

Одна симуляция, по всей видимости, объясняет процесс образования "бухты". Согласно ей, газ в крупном скоплении, подобном Персею, делится на две составляющие: "холодный" центральный регион с температурой около 30 миллионов градусов Цельсия и окружающую область, где газ в три раза горячее. Затем небольшое скопление, содержащее около тысячу масс Млечного Пути, с трудом уклонилось от крупного кластера, проходя его центр на расстоянии примерно 650 тысяч световых лет.

Такой пролёт создаёт гравитационное возмущение, которое закручивает газ, что приводит к образованию расширяющейся спирали холодного газа. Примерно через 2,5 миллиарда лет, когда газ поднялся на 500 световых лет от центра скопления Персея, огромные волны формируются и катятся по его периферии в течение сотен миллионов лет до рассеивания.

И эти волны являются своего рода гигантскими версиями волн Кельвина-Гельмгольца, которые проявляются везде, где есть различие скоростей на границе стыков двух сред (дующего ветра над водой). Например, такие волны можно обнаружить в океане, в облачных образованиях на Земле и других планетах.

"Мы думаем, что "бухта", которую мы видим в Персее, является частью волны Кельвина-Гельмгольца, возможно самой большой из всех известных. Мы также выявили схожие особенности в двух других скоплениях галактик, Центавра и Abell 1795", – отмечает Уокер.

Результат исследования представлены в научном издании Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Видео: NASA Goddard