Forscher erklären das Rätsel, Galaxienhaufen zu "knallen"

Galaxienhaufen | Junge Wissenschaftler • Alexander Arth (Juni 2019).

Anonim

Zwei Galaxienhaufen, die sich zusammenschlossen, bildeten eine Schicht von überraschend heißem Gas zwischen ihnen, von der die Astronomen der University of Colorado Boulder glauben, dass sie durch Turbulenzen verursacht wird, die durch Übereinanderschlagen mit Überschallgeschwindigkeit verursacht werden.

Die beiden Cluster, die zusammenkommen, um den größeren Galaxienhaufen Abell 115 zu schaffen, sind etwa 2, 4 Milliarden Lichtjahre entfernt. Der turbulente Bereich von heißem Gas zwischen den beiden Clustern, den CU Boulder Professor Jack Burns mit einem Kielwasser hinter einem Motorboot vergleicht, liegt bei etwa 300 Millionen Grad F. Das ist ungefähr dreimal so heiß wie die zwei kleineren Clusterkerne und zehnmal heißer als der Kern der Sonne, sagte Burns, Hauptstudium Autor.

"Wir haben nicht erwartet, dass zwischen den Cluster-Komponenten so heißes Gas zu sehen ist", sagte Burns. "Wir denken, die Turbulenz ist wie ein großer Löffel, der Gase aufwirbelt und die Bewegungsenergie aus den sich verschmelzenden Clustern in thermische Energie umwandelt. Es ist eine Manifestation, dass sie sich wie zwei riesige Töpfe zusammenschlagen, etwas, was wir vorher noch nicht gesehen haben."

Burns präsentierte die neuen Erkenntnisse in einer Pressekonferenz am Dienstag, 6. Juni bei der 230. Sitzung der American Astronomical Society in Austin, Texas, 4.-8. Juni statt.

Die beiden sich verschmelzenden Galaxienhaufen bestehen einzeln aus Hunderten von Galaxien, von denen jede größer oder größer als unsere eigene Milchstraße ist, so Burns von CU Boulders Center for Astrophysics and Space Astronomy. Einzelne Galaxienhaufen, die Tausende von Galaxien umfassen können, sind die größten gravitationsgebundenen Objekte im Universum.

"Energetisch gesprochen, sind die Zusammenschlüsse von Galaxienhaufen der größte Pony im Universum seit dem Urknall", sagte Burns. "Das sind massive, sehr dynamische Systeme, die sich bis heute weiterentwickeln."

Die Beobachtungen des CU Boulder-Teams wurden unter Verwendung von Daten des umkreisenden Chandra-Röntgenobservatoriums der NASA und der Karl G. Jansky Very Large Array, einer radioastronomischen Einrichtung in der Nähe von Socorro, New Mexico, durchgeführt, die vom National Radio Astronomy Observatory betrieben und finanziert wird die National Science Foundation.

Die Computersimulationen des Teams zeigen Regionen mit relativ kühlem Gas in der Nähe der Kerne jedes sich zusammenschließenden Clusters, was darauf hindeutet, dass sich die beiden Objekte schon einmal begegnet sind - vielleicht ein paar Mal umkreist und vor dem Zusammenführen Gas voneinander entfernt haben.

Zu den Co-Autoren der Studie, die alle von CASA kommen, gehören der wissenschaftliche Mitarbeiter Eric Hallman, der Doktorand Brian Alden, der Senior Postdoctoral Fellow der NASA David Rapetti und der leitende Mitarbeiter Abhirup Datta. Die neue Studie wurde vom Astrophysikalischen Datenanalyseprogramm der NASA finanziert.

Um Temperaturen innerhalb von Abell 115 und anderen ähnlichen Merging-Clustern zu analysieren, entwickelten Burns und sein Team eine Software, um kontrastreiche Temperaturkarten aller Clusterregionen sowohl im Röntgen- als auch im Radiobereich des elektromagnetischen Spektrums zu erzeugen. Die neue Datenpipeline nutzt den NASA Ames Research Center Supercomputer, um 10.000 bis 100.000 Spektren in jedem Cluster zu berechnen, sagte Burns.

Das Team untersucht weiterhin die Radioemissionen weit außerhalb von Abell 115 in das intergalaktische Medium, einschließlich ihrer Beziehung zum heißen Röntgengas.

"Diese Radioemissionen werden durch Elektronen im Magnetfeld des Galaxienhaufens verursacht, die sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit bewegen", sagte Burns. "Offensichtlich hat etwas die Elektronen angeregt, was unserer Meinung nach mit dem Cluster-Banging-Prozess zusammenhängt."

Im Rahmen des Projekts untersucht das CU-Boulder-Team eine Stichprobe von 50 anderen Galaxienhaufen zum Vergleich, sagte Burns.

Was kommt als nächstes für Abell 115? "Unsere Computersimulationen zeigen, dass diese Clusterverschmelzungen in Bezug auf den Akkretionsprozess sehr kompliziert sein können, je nachdem, in welchem ​​Zustand wir sie erwischen", sagte Burns. "Wir glauben, dass Abell 115 schließlich" entspannen "und zentral kondensiert werden wird, was im Vergleich zu dem, was wir jetzt sehen, relativ langweilig ist."

Galaxienhaufen bilden sich in dem sogenannten Kosmischen Netz des Universums, sagte Burns. Das kosmische Netz besteht aus langen, schmalen Filamenten von Galaxien und intergalaktischem Gas, die durch riesige Hohlräume getrennt sind. Astronomen glauben, dass einzelne kosmische Netzfilamente sich über Hunderte von Millionen Lichtjahren erstrecken können, eine erstaunliche Länge für ein einzelnes Lichtjahr beträgt etwa 5, 9 Billionen Meilen.

menu
menu