Астрономы наблюдают сильный ударный фронт в скоплении галактик SPT-CLJ 2031-4037

Изображение SPT J2031 с исправленной экспозицией. Автор: Diwanji et al., 2024.

С помощью рентгеновского космического корабля НАСА «Чандра» астрономы из Университета Алабамы в Хантсвилле наблюдали сливающееся скопление галактик, известное как SPT-CLJ 2031-4037. Они обнаружили редко встречающийся сильный ударный фронт в этом скоплении галактик. Об этом сообщается в исследовательской статье , опубликованной 27 июня на сервере препринтов arXiv.

Скопления галактик образуются путем иерархических слияний более мелких подскоплений и содержат до тысяч галактик, связанных между собой гравитацией. Это крупнейшие известные гравитационно-связанные структуры во Вселенной, которые могут служить отличными лабораториями для изучения эволюции галактик и космологии.

Слияния скоплений галактик — самые энергичные события во Вселенной после Большого взрыва. Часть кинетической энергии, выделяющейся при этих слияниях, рассеивается во внутрикластерной среде посредством толчков и турбулентности. Так называемые ударные фронты, которые рассматриваются как резкие скачки яркости рентгеновских лучей и температуры, дают астрономам редкую возможность наблюдать и исследовать такие системы слияния и их геометрию.

SPT-CLJ 2031-4037 (или сокращенно SPT J2031) — это сливающееся скопление галактик с красным смещением 0,34. Это массивная система с оценочной массой около 800 триллионов солнечных масс и рентгеновской светимостью на уровне 1,04 кватуордециллиона эрг/с.

Группа астрономов под руководством Пурва Диванджи из Университета Алабамы провела поиск ударных фронтов в SPT J2031 с помощью рентгеновской обсерватории Чандра.

«SPT J2031 наблюдался детектором Chandra Advanced CCD Imaging Spectrometer (ACIS) в очень слабом режиме (VFAINT) в общей сложности 256 кс, распределенным по 10 наблюдениям», — пишут исследователи в статье.

Наблюдение позволило команде обнаружить два фронта ударной волны в SPT J2031 — более сильный на северо-западе и более слабый на юго-востоке (юго-восточный край). Более сильный фронт ударной волны имеет скачок плотности 3,16 по острой границе поверхностной яркости и число Маха 3,36, тогда как более слабый имеет скачок плотности 1,53 и число Маха 1,36.

Авторы статьи подчеркивают, что это открытие делает SPT J2031 одной из редких сливающихся систем с числом Маха более 2,0. Они отмечают, что Чандра обнаружила лишь несколько фронтов слияния с таким высоким числом Маха.

Исследование также показало, что SPT J2031 демонстрирует геометрию слияния и что температура электронов после ударной волны более сильного фронта ударной волны ниже, чем температура, предсказанная для модели мгновенного ударного нагрева, и благоприятствует модели столкновительного равновесия. Эти результаты согласуются с результатами предыдущих исследований.

Больше информации: Purva Diwanji et al, A rare, strong shock front in the merging cluster SPT-CL J2031-4037, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2406.19264