Рентгеновские наблюдения раскрывают процесс слияния в соседнем скоплении галактик малой массы

Изображение PSZ2 G181.06+48.47, полученное с помощью XMM-Newton в диапазоне 0,5–2 кэВ, с нарисованными радиоконтурами LOFAR 140 МГц. Автор: Stroe et al., 2025.

Используя космические аппараты NASA Chandra и ESA XMM-Newton, международная группа астрономов провела рентгеновские наблюдения близлежащего скопления галактик малой массы, обозначенного как PSZ2 G181.06+48.47. Наблюдательная кампания, подробно описанная в статье, опубликованной 13 января на сервере препринтов arXiv, раскрывает важную информацию о природе и свойствах этого скопления.

Скопления галактик содержат до тысяч галактик, связанных вместе гравитацией. Они формируются путем аккреции массы и падения более мелких субструктур и являются крупнейшими известными гравитационно-связанными структурами во Вселенной. Поэтому они могли бы служить прекрасными лабораториями для изучения эволюции галактик и космологии.

С массой около 420 триллионов солнечных масс, PSZ2 G181.06+48.47 является скоплением галактик малой массы с красным смещением 0,24. Его радиус составляет около 3,45 миллионов световых лет.

Предыдущие наблюдения показали, что в PSZ2 G181.06+48.47 находятся два гигантских радиореликта (диффузные, вытянутые радиоисточники синхротронного происхождения), расположенных на расстоянии более 3,9 миллионов световых лет от центра скопления, а также потенциальный радиогало (огромные области диффузного радиоизлучения, демонстрирующие регулярную морфологию).

Учитывая, что PSZ2 G181.06+48.47 совпадает с местоположением диффузных радиоисточников, это настоятельно предполагает систему слияния. Однако подробный сценарий слияния этого скопления до сих пор остается неизвестным.

Вот почему группа астрономов под руководством Андры Стро из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CfA) в Кембридже, штат Массачусетс, решила провести многоволновые наблюдения PSZ2 G181.06+48.47, стремясь исследовать процесс его слияния и свойства. В статье arXiv они представляют результаты рентгеновской наблюдательной кампании.

«Мы стремимся нарисовать полную картину PSZ2 G181.06+48.47 посредством многоволновых наблюдений, охватывающих электромагнитный спектр. В этой первой статье серии мы используем Chandra и XMM-Newton, чтобы однозначно подтвердить, что PSZ2 G181.06+48.47 является сливающимся скоплением, измерить его подробные свойства и охарактеризовать его субструктуру», — пишут исследователи.

Наблюдения показали, что PSZ2 G181.06+48.47 менее массивен, чем считалось ранее, поскольку его масса, как было измерено, составляет 257 триллионов солнечных масс. Это делает его одним из самых низкомассивных скоплений галактик, когда-либо обнаруженных для хранения двойных радиореликтов.

PSZ2 G181.06+48.47 оказался холодным, поскольку его глобальная температура оказалась около 3,86 кэВ. Таким образом, он имеет сравнительно более низкую температуру, чем образцы скоплений, изученных с помощью наблюдений XMM-Newton. Результаты показывают, что температуры, по-видимому, увеличиваются от северного к южному ядру PSZ2 G181.06+48.47, от минимума в 3,2 кэВ до пика в 5,5 кэВ в южной области южного ядра.

Исследование показало, что PSZ2 G181.06+48.47 имеет рентгеновскую морфологию, вытянутую вдоль направления северо-восток-юго-запад, что указывает на то, что процесс слияния кластеров идет вдоль этой оси. В частности, кластер демонстрирует два рентгеновских пика, разделенных примерно 1,2 миллиона световых лет и соединенных мостом излучения, вероятно, отслеживая два отдельных субкластера, наблюдаемых после прохождения ядра. Оба субкластера компактны, причем южный субкластер ярче.

На основании собранных данных астрономы пришли к выводу, что PSZ2 G181.06+48.47 — это очень возмущенное скопление галактик со сложной морфологической и термодинамической структурой. Его радиореликты имеют самое большое разделение среди всех известных двойных реликтовых скоплений.

Полученные результаты также дают более глубокое представление о процессе слияния PSZ2 G181.06+48.47.

«Существующие данные наблюдений указывают на позднюю стадию сценария после слияния со значительным компонентом линии прямой видимости, где два субкластера видны после апоцентра, поскольку они снова падают друг на друга», — заключают авторы.

Больше информации: Andra Stroe et al, PSZ2 G181.06+48.47 I: X-ray exploration of a low-mass cluster with exceptionally-distant radio relics, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2501.07651