Астрономы, используя данные с рентгеновской обсерватории Чандра НАСА и других телескопов, составили подробную карту редкого столкновения между четырьмя скоплениями галактик. В конечном итоге все четыре скопления, каждое из которых имеет массу, по меньшей мере, в несколько сотен триллионов масс Солнца, сольются, образуя один из самых массивных объектов во вселенной.
Галактические скопления — это самые большие структуры в космосе, которые удерживаются вместе силой тяжести. Кластеры состоят из сотен или даже тысяч галактик, погруженных в горячий газ, и содержат еще большее количество невидимой темной материи. Иногда сталкиваются два скопления галактик, как в случае скопления галактик Пуля, а иногда сталкиваются одновременно более двух скоплений.
Новые наблюдения показывают, что мегаструктура собирается в системе под названием Abell 1758, расположенной примерно в трех миллиардах световых лет от Земли. Она содержит две пары сталкивающихся скоплений галактик, которые движутся навстречу друг другу. Ученые впервые признали Abell 1758 как систему кластеров четверных галактик в 2004 году, используя данные с Чандра и XMM-Newton, спутника, управляемого Европейским космическим агентством (ESA).
Каждая пара в системе содержит два скопления галактик, которые находятся на пути к слиянию. В северной (верхней) паре, видимой на составном изображении, центры каждого из кластера уже прошли друг мимо друга один раз, около 300-400 миллионов лет назад, и в конечном итоге развернутся обратно, навстречу друг другу. Южная пара в нижней части изображения имеет два кластера, которые впервые приближаются друг к другу.
Рентгеновские лучи показаны синим и белым, изображая более слабое и более яркое диффузное излучение, соответственно. Это новое составное изображение также включает в себя оптическое изображение от «Слоуновского цифрового небесного обзора» (Sloan Digital Sky Survey). Данные Чандры впервые показали ударную волну — подобную звуковому удару от сверхзвукового самолета — в горячем газе, видимом при столкновении в северной паре. Исходя из этой ударной волны, исследователи оценивают, что два кластера движутся примерно от трех до пяти миллионов километров в час относительно друг друга.
Данные Чандры также предоставляют информацию о том, как элементы тяжелее гелия, «тяжелые элементы», в скоплениях галактик смешиваются и перераспределяются после столкновения и слияния кластеров. Поскольку этот процесс зависит от того, насколько далеко продвинулось слияние, Abell 1758 предлагает ценное тематическое исследование, поскольку Северная и Южная пары кластеров находятся на разных стадиях слияния.
В Южной паре тяжелые элементы наиболее распространены в центрах двух сталкивающихся кластеров, что свидетельствует о том, что первоначальное расположение элементов не было сильно затронуто продолжающимся столкновением. Напротив, в Северной паре, где столкновение и слияние продвинулись дальше, на расположение тяжелых элементов сильно повлияло столкновение. Самые высокие значения содержания находятся между двумя центрами кластера и в левой части кластерной пары, в то время как самые низкие значения содержания находятся в центре кластера на левой стороне изображения.
Столкновения кластеров влияют на составляющие их галактики, а также на окружающий их горячий газ. Данные 6,5-метрового телескопа MMT в Аризоне, полученные в рамках исследования красного смещения Аризонского скопления, показывают, что некоторые галактики движутся намного быстрее других, вероятно, потому, что они были отброшены от других галактик в их скоплении гравитационными силами, переданными столкновением.
Команда также использовала радиоданные гигантского радиотелескопа Metrewave (GMRT) и рентгеновские данные миссии ESA XMM-Newton.
Статья, описывающая эти последние результаты Геррита Шелленбергера, Ларри Дэвида, Эвана О.Салливана, Яна Вртилека (все из центра астрофизики Гарвардского и Смитсоновского институтов) и Кристофера Хейнса (Universidad de Atacama, Чили), была опубликована в выпуске журнала Astrophysical Journal от 1 сентября 2019 года и доступна в интернете.
Иллюстрация к статье:
Обсуждение