Et internationalt team af forskere har opdaget en enorm bølge af varm gas, der rullede sig gennem Perseus-galakse-klyngen. Bølgen er en kæmpe version af det, der kaldes en Kelvin-Helmholtz-bølge. De oprettes, når to væsker skærer hinanden ved forskellige hastigheder: for eksempel når vinden blæser over vand.
I dette tilfælde blev bølgen forårsaget af en lille galakse-klynge, der græsede Perseus-klyngen, og som opsatte en kæde af begivenheder, der varede i milliarder af år. Resultaterne fremgår af en artikel i juni 2017-udgaven af tidsskriftet Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
"Den bølge, vi har identificeret, er forbundet med flybyen af en mindre klynge, som viser, at den fusionsaktivitet, der producerede disse gigantiske strukturer, fortsætter." - Stephen Walker, NASA's Goddard Space Flight Center.
"Perseus er en af de mest massive klynger i nærheden og den lyseste i røntgenstråler, så Chandra-data giver os enestående detaljer," sagde hovedforsker Stephen Walker ved NASA's Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Den bølge, vi har identificeret, er forbundet med flybyen af en mindre klynge, som viser, at den fusionsaktivitet, der producerede disse gigantiske strukturer, fortsætter."
Perseus-galakse klyngen, også kendt som Abell 426, er 240 millioner lysår væk og er omkring 11 millioner lysår på tværs. Det er en af de mest massive objekter, vi kender til, og den er opkaldt efter Perseus-stjernebilledet, der vises i den samme del af himlen.
Galaxy-klynger er de største tyngdepunktbundne objekter i universet. Det meste af det observerbare stof i galakse klynger er gas. Men gassen er super varm - titusinder af millioner grader varm - hvilket betyder, at den udsender røntgenstråler.
Røntgenobservationer af Perseus har afsløret flere funktioner og strukturer i gasstrukturen i klyngen. Nogle af dem er boblelignende funktioner forårsaget af det supermassive sorte hul (SMBH) i NGC 1275, Perseus-klyngens centrale galakse. En anden af disse funktioner er kendt som "bugten." Bugten er en konkav funktion, som ikke kunne være blevet dannet af SMBH.
Bugten er et puslespil, fordi den ikke producerer nogen emissioner, som man kunne forvente af noget dannet af en SMBH. Bugten er heller ikke i overensstemmelse med modeller for, hvordan gas skal opføre sig i denne situation.
Den førende videnskabsmand bag undersøgelsen er Stephen Walker ved NASAs Goddard Space Flight Center. Walker vendte sig til Chandra X-ray Observatory for at hjælpe med at løse dette puslespil. Eksisterende Chandra-billeder af Perseus-klyngen blev filtreret for at fremhæve kanterne på strukturer og gøre synlige detaljer mere synlige.
Disse filtrerede og forarbejdede billeder blev derefter sammenlignet med computersimuleringer af galakse-klynger, der er fusioneret. John ZuHone, en astrofysiker ved Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, har oprettet et online katalog over disse simuleringer.
"Galaxy-klyngefusioner repræsenterer det seneste stadium af strukturdannelse i kosmos." -John ZuHone, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
”Galaxy-klyngefusioner repræsenterer den seneste fase af strukturdannelse i kosmos. Hydrodynamiske simuleringer af fusionerende klynger giver os mulighed for at producere funktioner i den varme gas og indstille fysiske parametre, såsom magnetfeltet. Derefter kan vi forsøge at matche de detaljerede karakteristika for de strukturer, vi observerer i røntgenstråler. ” -John ZuHone, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
En af simuleringerne stemte overens med, hvad astronomer så i Perseus. I den havde en stor klynge som Perseus afgjort sig i to regioner: et koldere gasområde omkring 30 millioner grader Celsius og et varmere gasområde ved næsten 100 millioner grader Celsius. I denne model er en klynge mindre end Perseus, men omkring tusind gange mere massiv end Mælkevejen passerer tæt på Perseus, hvor hun mangler sit center med cirka 650.000 lysår.
Det skete for omkring 2,5 milliarder år siden, og det udløste en kæde af begivenheder, der stadig spiller sig selv.
Den næste miss forårsagede en gravitationsforstyrrelse, der skabte en ekspanderende spiral af den koldere gas. En enorm bølge af gas er dannet ved kanten af spiralen til koldere gas, hvor den krydser den varmere gas. Dette er Kelvin-Helmholtz-bølgen, der ses på billederne.
”Vi tror, at bugtefunktionen, vi ser i Perseus, er en del af en Kelvin-Helmholtz-bølge, måske den største, der endnu er identificeret, der dannede på omtrent samme måde som simuleringen viser,” sagde Walker. ”Vi har også identificeret lignende funktioner i to andre galakse-klynger, Centaurus og Abell 1795.”
Undersøgelsen gav en anden fordel foruden blot at opdage en umulig enorm bølge. Det gjorde det muligt for teamet at måle de magnetiske egenskaber i Perseus-klyngen. Forskerne opdagede, at styrken af det magnetiske felt i klyngen påvirkede størrelsen på bølgen af gas. Det er feltet for stærkt, bølgerne dannes slet ikke, og hvis magnetfeltet er for svagt, ville bølgerne være endnu større.
Ifølge teamet er der ingen anden kendt måde at måle magnetfeltet på.
Kilde: Forskere finder Giant Wave Rolling gennem Perseus Galaxy Cluster
