Odkryto rekordową strukturę kosmiczną w kolosalnej gromadzie galaktyk
Astronomowie zobrazowali największą znaną chmurę energetycznych cząstek otaczającą gromadę galaktyk. Ich odkrycie stawia nowe pytania o źródła zasilające i ponownie pobudzające cząstki we Wszechświecie w czasie.
 |
| Złożony obraz rentgenowski z teleskopu Chandra (niebieski i fioletowy) z danymi radiowymi z MeerKAT (pomarańczowy i żółty) oraz optyczny z Panstarrs (czerwony, zielony i niebieski) przedstawiający gromadę galaktyk PLCK G287.0+32.9. Źródło: Promieniowanie X: NASA/CXC/CfA/K. Rajpurohit i inni; Optyczne: PanSTARRS; Radio: SARAO/MeerKAT; Obróbka obrazu: NASA/CXC/SAO/N. Wolk |
Zespół astronomów odkrył największą znaną chmurę energetycznych cząstek otaczającą gromadę galaktyk – rozciągającą się na prawie 20 milionów lat świetlnych. Odkrycie to podważa istniejące od dawna teorie na temat tego, w jaki sposób cząstki pozostają naenergetyzowane w czasie. Zamiast być zasilanym przez pobliskie galaktyki, ten rozległy region wydaje się być zasilany przez gigantyczne fale uderzenia i turbulencje przemieszczające się przez gorący gaz między galaktykami.
Znajdująca się pięć miliardów lat świetlnych od Ziemi, PLCK G287.0+32.9 jest masywną gromadą galaktyk, która wzbudziła zainteresowanie astronomów od czasu jej pierwszego wykrycia w 2011 roku. Wcześniejsze badania pozwoliły dostrzec dwa jasne relikty – olbrzymie fale uderzeniowe, które rozświetliły krawędzie gromady. Przeoczyły one jednak rozległą, słabą emisję radiową, która wypełnia przestrzeń pomiędzy nimi. Nowe obrazy radiowe ujawniają, że cała gromada jest owinięta słabą poświatą radiową, prawie 20 razy większą niż średnica Drogi Mlecznej, co sugeruje, że działa coś znacznie większego i potężniejszego.
Spodziewaliśmy się jasnej pary reliktów na krawędziach gromady, co pasowałoby do wcześniejszych obserwacji, ale zamiast tego znaleźliśmy całą gromadę świecącą w świetle radiowym – powiedziała główna autorka artykułu, Kamlesh Rajpurohit, astronom Smithsonian w CfA. Tak duża chmura energetycznych cząstek nigdy nie była obserwowana w tej gromadzie galaktyk ani w żadnej innej. Poprzednia rekordzistka, Abell 2255, rozciąga się na około 16,3 miliona lat świetlnych.
Głęboko w centralnym regionie gromady zespół wykrył halo radiowe o średnicy około 11,4 miliona lat świetlnych, pierwsze tej wielkości zaobserwowane na częstotliwości 2,4 GHz, częstotliwości radiowej, na której tak duże halo zwykle nie są widoczne. Odkrycia budzą wątpliwości zespołu, ponieważ dostarczają mocnych dowodów na obecność elektronów promieniowania kosmicznego i pól magnetycznych rozciągniętych na obrzeżach gromad. Pozostaje jednak niejasne, w jaki sposób elektrony te przyspieszały na tak dużych odległościach.
Bardzo rozległe halo radiowe są przeważnie widoczne tylko na niższych częstotliwościach, ponieważ wytwarzające je elektrony straciły energię – są stare i z czasem ostygły – powiedziała Rajpurohit. Wraz z odkryciem tego ogromnego halo obserwujemy teraz emisję radiową rozciągającą się na całą drogę między gigantycznymi wstrząsami i dalej, wypełniając całą gromadę. Sugeruje to, że coś aktywnie przyspiesza lub ponownie pobudza elektrony, ale żaden z typowych podejrzanych nie ma zastosowania. Uważamy, że odpowiedzialne za to mogą być gigantyczne fale uderzeniowe lub turbulencje, ale potrzebujemy więcej modeli teoretycznych, aby znaleźć ostateczną odpowiedź. Odkrycie zapewnia naukowcom nowy sposób badania kosmicznych pól magnetycznych – jednego z głównych pytań bez odpowiedzi w astrofizyce – który może pomóc naukowcom zrozumieć, w jaki sposób pola magnetyczne kształtują Wszechświat w największych skalach.
Zaczynamy postrzegać Wszechświat w sposób, w jaki nigdy wcześniej nie mogliśmy – powiedziała Rajpurohit. A to oznacza ponowne przemyślenie sposobu, w jaki energia i materia przemieszczają się przez jego największe struktury.
Obserwacje przeprowadzone przez obserwatorium Chandra ujawniły strukturę w kształcie pudełka, ogon podobny do komety i kilka innych wyraźnych cech w gorącym gazie gromady, co sugeruje, że gromada jest silnie zaburzona. Niektóre z tych cech rentgenowskich pokrywają się ze strukturami wykrytymi w paśmie radiowym, co sugeruje olbrzymie wstrząsy i turbulencje napędzane przez fuzje przyspieszające lub ponownie pobudzające elektrony. W centrum gromady, niektóre z tych cech mogą być wywołane połączeniem się dwóch mniejszych gromad galaktyk lub wybuchami wytwarzanymi przez supermasywną czarną dziurę, lub jednym i drugim.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
