Астрономы обнаружили столкновение скоплений в созвездии Рыб в форме запутанного конуса

Скоплениям галактик требуются целые эпохи, чтобы столкнуться. Совсем недавно астрономы обнаружили пару сливающихся скоплений на промежуточной стадии, которую никогда раньше не видели.

Команда, возглавляемая Сяоюань Чжаном (Лейденский университет и Нидерландский институт космических исследований СРО), использовала рентгеновскую обсерваторию НАСА «Чандра» для картирования распределения горячего газа в объединяющейся паре кластеров под названием ZwCl 2341+0000, которая находится на расстоянии около 3 миллиардов световых лет в созвездии Рыб.

Команда наблюдала за удаленной парой кластеров в течение 57 часов, собирая несколько тысяч рентгеновских фотонов. Наблюдения выявили острую конусообразную структуру горячего газа между сталкивающимися кластерами, один из которых примерно в три раза массивнее другого. “Это было действительно неожиданно», — говорит соавтор Аврора Симионеску.

Когда два скопления сталкиваются, их отдельные галактики проходят “сквозь” друг друга относительно спокойно. Точно так же, как огромное количество темной материи в скоплениях, галактики “не сталкиваются”, то есть на них влияет только их взаимная гравитация. Горячий, излучающий рентгеновские лучи внутрикластерный газ, однако, сталкивается, что приводит к так называемым “холодным фронтам” на границе раздела газовых объемов различной температуры.

На ранних стадиях слияния эти структуры имеют довольно грубый внешний вид – известный пример можно увидеть в кластере Пуль. На завершающих стадиях структуры, как правило, сворачиваются сами по себе, как разбивающиеся волны, придавая им вид языка или рогатки. Астрономы часто наблюдали обе формы – тупую “пулю” и волнистый “язык”, — но острая форма конуса, наблюдаемая в ZwCl 2341+0000, была новой.

Чжан и его коллеги связались с Джоном Цзухоном (Центр астрофизики, Гарвард и Смитсоновский институт), который с 2011 года проводит компьютерное моделирование столкновений и слияния скоплений галактик. Согласно ZuHone, такое моделирование показывает, что свойства кластера, такие как масса и плотность, влияют на распределение газа, испускающего рентгеновские лучи, а также параметры столкновения, такие как угол и скорость.

В 2019 году Зухон и Брайан Бржицки (Калифорнийский университет, Беркли) опубликовали более сложные модели, которые также учитывали эффекты магнитных полей. “Когда линии магнитного поля окутывают холодные фронты, они, как правило, подавляют развитие возмущений скорости”, — говорит ЦуХоне. При наличии магнитных полей, удерживающих газ, в результате получается гораздо более узкая структура с относительно острыми краями, длина которых может превышать миллион световых лет.

Новое магнитогидродинамическое моделирование, разработанное специально для случая ZwCl 2341+0000, успешно воспроизвело конусообразную структуру как относительно недолговечную особенность, длящуюся всего несколько сотен миллионов лет. В конце концов газ упадет обратно в гравитационный колодец темной материи, говорит ЗуХоне, “плескаясь немного, как вино в бокале”.

Наблюдения Чандры и результаты последних компьютерных симуляций опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics (препринт доступен здесь). Кластер “вероятно, находится в недолговечной фазе, которая редко наблюдается, и является примером сложного перехода между морфологией, подобной пуле, и развитием хвоста рогатки”,-пишут авторы.

По словам Симионеску, новые изображения ZwCl 2341+0000 дают представление о том, как знаменитое скопление Пуль может изменить свою форму через несколько сотен миллионов лет. Столкновения кластеров разыгрываются в очень медленных временных масштабах, добавляет ZuHone, но самое приятное в компьютерном моделировании то, что оно позволяет ускорить время и поместить один моментальный снимок наблюдения в контекст фильма продолжительностью в миллиард лет.

Автор записи
. Top.Mail.Ru