Rozplątywanie węzła gromad galaktyk
Astronomowie uchwycili spektakularną, trwającą kolizję pomiędzy co najmniej trzema gromadami galaktyk. Dane pochodzące z kilku urządzeń pomagają astronomom zrozumieć, co dzieje się w tej pomieszanej scanie. Zderzenia i fuzje takie jak ta są głównym sposobem, w jaki gromady galaktyk mogą rozrastać się w olbrzymie kosmiczne budowle, które widzimy dzisiaj. Działają one również jako największe akceleratory cząstek we Wszechświecie.
Gromada galaktyk Abell 2256. Źródło: Promieniowanie X: Chandra: NASA/CXC/Univ. of Bolonga/K. Rajpurohit i inni; XMM-Newton: ESA/XMM-Newton/Univ. of Bolonga/K. Rajpurohit i inni: Radio: LOFAR: LOFAR/ASTRON; GMRT: NCRA/TIFR/GMRT; VLA: NSF/NRAO/VLA; Optyczne/Podczerwień: Pan-STARRS
Olbrzymia gromada galaktyk powstała w wyniku tego zderzenia to Abell 2256, znajdująca się 780 milionów lat świetlnych od Ziemi. Ten złożony obraz Abell 2256 łączy dane promieniowania rentgenowskiego z Chandra i XMM-Newton w kolorze niebieskim z danymi radiowymi zebranymi przez Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT), Low Frequency Array (LOFAR), oraz Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) na czerwono, plus dane optyczne i podczerwone z Pan-STARRs w kolorze białym i bladożółtym.
Astronomowie badający ten obiekt próbują odkryć, co doprowadziło do powstania tej niezwykle wyglądającej struktury. Każdy teleskop opowiada inną część historii. Gromady galaktyk to jedne z największych obiektów we Wszechświecie, zawierające setki, a nawet tysiące pojedynczych galaktyk. Ponadto zawierają ogromne zbiorniki przegrzanego gazu o temperaturze kilku milionów stopni Celsjusza. Tylko teleskopy rentgenowskie, takie jak Chandra i XMM-Newton, mogą zobaczyć ten gorący gaz.
Emisja radiowa w tym układzie pochodzi z jeszcze bardziej złożonego zestawu źródeł. Pierwszym z nich są same galaktyki, w których sygnał radiowy jest generowany przez cząsteczki wyrzucane w strumieniach z supermasywnych czarnych dziur w ich jądrach. Strumienie te albo wystrzeliwują w przestrzeń kosmiczną prostymi i wąskimi liniami (te oznaczone „C” i „I”), albo zwalniają, gdy strumienie wchodzą w interakcję z gazem, do którego docierają, tworząc złożone kształty i włókna („A”, „B” i „F”). Źródło F zawiera trzy źródła, wszystkie utworzone przez czarną dziurę w galaktyce wyrównanej z najbardziej wysuniętym na lewo źródłem tej trójki.
Fale radiowe pochodzą również z ogromnych struktur włóknistych (oznaczone jako „relic”), znajdujących się głównie na północ od galaktyk emitujących promieniowanie radiowe, prawdopodobnie powstałych, gdy zderzenie wytworzyło fale uderzeniowe i przyspieszyło cząsteczki w gazie na odległość ponad dwóch milionów lat świetlnych. Artykuł analizujący tę strukturę został opublikowany na początku 2023 roku przez Kamlesha Rajpurohita z Uniwersytetu Bolońskiego we Włoszech w wydaniu The Astrophysical Journal z marca 2022 roku i jest dostępny online. Jest to artykuł I w trwającej serii badającej różne aspekty tego zderzającego się układu gromad galaktyk.
Wreszcie, w pobliżu centrum zderzenia znajduje się „halo” emisji radiowej. Ponieważ halo to pokrywa się z promieniowaniem X i jest ciemniejsze niż włóknista struktura i galaktyki, wykonano inny obraz radiowy, aby podkreślić słabą emisję radiową. Artykuł II, którego głównym autorem jest także Rajpurohit, niedawno opublikowany w czasopiśmie Astronomy and Astrophysics i dostępny online, przedstawia model, według którego emisja halo może być wywołana ponownym przyspieszeniem cząsteczek w wyniku szybkich zmian temperatury i gęstości gazu spowodowanych kolizjami i łączeniem się gromad. Model ten nie jest jednak w stanie wyjaśnić wszystkich cech danych radiowych, podkreślając potrzebę bardziej teoretycznych badań tego i podobnych obiektów.
Artykuł III autorstwa Rajpurohita i współpracowników będzie badał galaktyki wytwarzające fale radiowe w Abell 2256. Gromada ta zawiera niezwykle dużą liczbę takich galaktyk, prawdopodobnie dlatego, że zderzenia i fuzje powodują wzrost supermasywnych czarnych dziur i wynikające z nich erupcje. Więcej szczegółów na temat obrazu LOFAR Abell 2256 zostanie podanych w nadchodzącym artykule Erika Osingi.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
