Kolizja ukryta w odległej gromadzie galaktyk to smugi gazu przypominające statek kosmiczny Enterprise – kultowy statek z serialu Star Trek.
Gromady galaktyk – kosmiczne struktury zawierające setki lub nawet tysiące galaktyk – są największymi obiektami we Wszechświecie utrzymywanymi razem poprzez grawitację. Gaz o temperaturze wielu milionów wypełnia przestrzeń pomiędzy poszczególnymi galaktykami. Masa gorącego gazu jest około sześć razy większa niż łączna masa wszystkich galaktyk w gromadzie. Ów przegrzany gaz jest niewidoczny dla teleskopów optycznych, jednak świeci bardzo jasno w promieniach X, więc do jego badania niezbędny jest teleskop rentgenowski, taki jak na przykład Obserwatorium Chandra.
Łącząc promieniowanie X z innymi długościami fali, takimi jak fale radiowe, możemy uzyskać pełniejszy obraz tych ważnych kosmicznych obiektów. Nowy, złożony obraz gromady galaktyk Abell 1033, w tym zdjęcia z Chandra (kolor fioletowy) i w emisji radiowej uzyskane dzięki LOFAR (kolor niebieski), właśnie to robi. Przedstawiono również emisję optyczną ze Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Gromada ta znajduje się około 1,6 miliarda lat świetlnych od Ziemi.
Korzystając z danych rentgenowskich oraz radiowych, naukowcy ustalili, że Abell 1033 to właściwie dwie gromady galaktyk w procesie zderzania. To niezwykle energetyczne zdarzenie, wywołało turbulencje i fale uderzeniowe podobne do uderzeń akustycznych wytwarzanych przez samolot poruszający się z prędkością naddźwiękową. W Abell 1033 zderzenie wchodziło w reakcję z innym energetycznym procesem kosmicznym – wytwarzaniem strumieni cząstek o dużej prędkości przez materię, która opada na supermasywną czarną dziurę, w tym przypadku zlokalizowaną w galaktyce znajdującej się w jednej z gromad. Emisja radiowa jest wytwarzana przez elektrony wirujące wokół linii pola magnetycznego – to proces zwany emisją synchrotronu.
Elektrony w dżetach poruszają się z prędkością zbliżoną do prędkości światła. Gdy galaktyka wraz ze swoją czarną dziurą przesunęła się w kierunku dolnej części obrazu, dżet z prawej strony zwolnił, gdy zderzył się z gorącym gazem w drugiej gromadzie galaktyk. Strumień po lewej nie zwalniał, ponieważ napotkał znacznie mniej gorącego gazu, nadając dżetowi zniekształcony wygląd, a nie linii prostej, którą zwykle się obserwuje.
To zdjęcie Abell 1033 stanowi również przykład „pareidolii” – zjawiska psychologicznego, w którym znajome kształty i wzory są widziane w przypadkowych rzeczach. W Abell 1033 struktury tworzą niesamowite podobieństwo do fikcyjnego statku kosmicznego Enterprise ze Star Trek.
Jeżeli chodzi o badania astrofizyczne, szczegółowe studiowanie obrazu, że energia elektronów w „sekcji spodka” i szyjka emisji radiowej w kształcie statku kosmicznego w Abell 1033 jest wyższa niż w „sekcji napędu gwiezdnego” w kierunku lewo-dół. Sugeruje to, że elektrony wytwarzające emisję radiową zwykle tracą znaczne ilości energii w ciągu dziesiątek, a nawet setek milionów lat, kiedy promieniują. Emisja radiowa byłaby wówczas niewykrywalna. Jednak znacznie rozszerzona emisja radiowa obserwowana w Abell 1033, rozciągająca się na około 500 tysięcy lat świetlnych, oznacza, że energetyczne elektrony są obecne w większych ilościach i mają wyższe energie niż wcześniej sądzono. Jeden z pomysłów jest taki, że elektrony otrzymały dodatkowy zastrzyk energii poprzez dodatkowe wstrząsy i turbulencje.
Inne źródła emisji radiowej na obrazie, oprócz obiektu w kształcie statku kosmicznego, to krótsze dżety z innej galaktyki i „radiowy feniks”, składające się z chmury elektronów, które osłabły w emisji radiowej, a następnie zostały jeszcze raz zasilone, gdy fale uderzeniowe skompresowały obłok. Spowodowało to, że obłok ponownie rozbłysnął na częstotliwościach radiowych.
Zespół, który wykonał badania, wykorzysta obserwacje z Chandra i LOFAR, aby szukać dalszych przykładów zderzających się gromad galaktyk ze zniekształconą emisją radiową, aby pogłębić wiedzę na temat tych energetycznych obiektów.
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Więcej:
Abell 1033: To Boldly Go into Colliding Galaxy Clusters
Źródło: Chandra
Na zdjęciu: Gromada galaktyk Abell 1033. Źródło: Promieniowanie X: NASA/CXC/Leiden Univ./F. de Gasperin i inni; Optyczne: SDSS; Radiowe: LOFAR/ASTRON, NCRA/TIFR/GMRT
