Et internasjonalt team av forskere har oppdaget en enorm bølge av varm gass som ruller seg gjennom Perseus-galakse-klyngen. Bølgen er en gigantisk versjon av det som kalles en Kelvin-Helmholtz-bølge. De er skapt når to væsker krysser hverandre med forskjellige hastigheter: for eksempel når vinden blåser over vann.
I dette tilfellet ble bølgen forårsaket av en liten galakse-klynge som beitet Perseus-klyngen, og satte i gang en kjede av hendelser som varte i milliarder av år. Funnene vises i en artikkel i juni 2017-utgaven av tidsskriftet Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
"Bølgen vi har identifisert er assosiert med flyby av en mindre klynge, som viser at fusjonsaktiviteten som produserte disse gigantstrukturene fortsatt pågår." - Stephen Walker, NASAs Goddard Space Flight Center.
"Perseus er en av de mest massive klyngene i nærheten og den lyseste i røntgenbilder, så Chandra-data gir oss enestående detaljer," sa hovedforsker Stephen Walker ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Bølgen vi har identifisert er assosiert med flyby av en mindre klynge, som viser at fusjonsaktiviteten som produserte disse gigantstrukturene fortsatt pågår."
Perseus-galakse-klyngen, også kjent som Abell 426, er 240 millioner lysår unna, og er omtrent 11 millioner lysår på tvers. Det er en av de mest massive objektene vi kjenner til, og den er oppkalt etter Perseus-stjernebildet, som vises i den samme delen av himmelen.
Galakse klynger er de største gravitasjonsbundne objektene i universet. Det meste av det observerbare stoffet i galakse klynger er gass. Men gassen er super varm - titalls millioner grader varm - noe som betyr at den avgir røntgenstråler.
Røntgenobservasjoner av Perseus har avdekket flere funksjoner og strukturer i gasskonstruksjonen i klyngen. Noen av dem er boble-lignende funksjoner forårsaket av det supermassive sorte hullet (SMBH) i NGC 1275, Perseus-klyngens sentrale galakse. En annen av disse funksjonene er kjent som "bukten." Bukten er en konkav funksjon som ikke kunne ha blitt dannet av SMBH.
Bukten er et puslespill fordi den ikke gir noen utslipp, noe som kan forventes av noe dannet av en SMBH. Bukten samsvarer heller ikke med modeller for hvordan gass skal oppføre seg i denne situasjonen.
Den viktigste forskeren bak studien er Stephen Walker ved NASAs Goddard Space Flight Center. Walker henvendte seg til Chandra X-ray Observatory for å hjelpe med å løse dette puslespillet. Eksisterende Chandra-bilder av Perseus-klyngen ble filtrert for å markere kantene på strukturer, og for å gjøre subtile detaljer mer synlige.
Disse filtrerte og behandlede bildene ble deretter sammenlignet med datamaskinsimuleringer av galakse-klynger som ble fusjonert. John ZuHone, en astrofysiker ved Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, har laget en online katalog over disse simuleringene.
"Galaxy klyngesammenslåinger representerer det siste stadiet av strukturdannelse i kosmos." -John ZuHone, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
“Galaxy klyngesammenslåinger representerer det siste stadiet av strukturdannelse i kosmos. Hydrodynamiske simuleringer av sammenslåingsklynger lar oss produsere funksjoner i den varme gassen og innstille fysiske parametere, for eksempel magnetfeltet. Da kan vi forsøke å samsvare med de detaljerte egenskapene til strukturene vi observerer i røntgenbilder. " -John ZuHone, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
En av simuleringene stemte overens med det astronomene så i Perseus. I den hadde en stor klynge som Perseus bosatt seg i to regioner: et kaldere gassregion rundt 30 millioner grader celsius, og et varmere gassregion på nesten 100 millioner grader celsius. I denne modellen går en klynge mindre enn Perseus, men omtrent tusen ganger mer massiv enn Melkeveien passerer nær Perseus, og mangler sentrum av omtrent 650 000 lysår.
Det skjedde for rundt 2,5 milliarder år siden, og det satte i gang en kjede av hendelser som fortsatt spiller seg ut.
Nesten savnet forårsaket en gravitasjonsforstyrrelse som skapte en ekspanderende spiral av den kaldere gassen. Det har dannet seg en enorm bølge av gass i kanten av spiralen til kaldere gass, der den krysser den varmere gassen. Dette er Kelvin-Helmholtz-bølgen sett på bildene.
"Vi tror at fjellfunksjonen vi ser i Perseus er en del av en Kelvin-Helmholtz-bølge, kanskje den største som ennå er identifisert, som dannet på omtrent samme måte som simuleringen viser," sa Walker. "Vi har også identifisert lignende funksjoner i to andre galakse-klynger, Centaurus og Abell 1795."
Studien ga en annen fordel i tillegg til bare å oppdage en umulig enorm bølge. Det gjorde det mulig for teamet å måle de magnetiske egenskapene til Perseus-klyngen. Forskerne oppdaget at styrken til magnetfeltet i klyngen påvirket størrelsen på bølgen av gass. Det feltet er for sterkt, bølgene dannes ikke i det hele tatt, og hvis magnetfeltet er for svakt, ville bølgene bli enda større.
I følge teamet er det ingen annen kjent måte å måle magnetfeltet.
Kilde: Forskere finner gigantiske bølger som ruller gjennom Perseus Galaxy-klyngen
