钱德拉在碰撞中捕捉弹弓

©NASA

Abell 1775

当太空中的巨人——星系团——发生碰撞时,会发生非凡的事情。一项利用美国宇航局钱德拉x射线天文台的新研究检查了两个星系团碰撞后的影响。

星系团是宇宙中由重力连接在一起的最大结构,包含了数百甚至数千个独立的星系,这些星系沉浸在巨大的过热气体海洋中。在星系团中,正常物质——比如组成恒星、行星和地球上一切事物的原子——主要以热气体和恒星的形式存在。星系间热气体的质量远远大于所有星系中恒星的质量。这种正常物质被更大质量的暗物质的引力束缚在星系团中。

由于涉及的巨大质量和速度,星系团之间的碰撞和合并是宇宙中最活跃的事件之一。

在对距离地球9.6亿光年的星系团Abell 1775的一项新研究中,由荷兰莱顿大学的Andrea Botteon领导的一组天文学家宣布,他们在钱德拉的x射线数据中发现了螺旋形图案。这些结果暗示了星系团动荡的过去。

当两个不同大小的星系团发生掠擦碰撞时,较小的星系团将开始犁过较大的星系团。(由于质量更大,更大的星团在引力作用上占优势。)当较小的星团通过时,它的热气由于摩擦而被剥离。这就留下了一个尾迹,或者说是尾巴,在星系团的后面。当小星系团的中心经过大星系团的中心时,尾部的气体遇到的阻力变小,并超过星系团的中心。这可能会导致尾巴在飞向一边时像“弹弓”一样,在离开集群中心时呈弯曲状。

最新的钱德拉数据包含了证据——包括x射线的亮度和它们所代表的温度——其中一个弯曲的“弹弓”尾巴。之前用钱德拉和其他望远镜对Abell 1775进行的研究暗示,但没有证实,在这个系统中有一个持续的碰撞。

Abell 1775的新图像包含钱德拉(Chandra)的x射线(蓝色),夏威夷Pan-STARRS望远镜的光学数据(蓝色、黄色和白色),以及荷兰低频阵列(LOFAR)的无线电数据(红色)。在这幅图中,彗尾被标记为带有弯曲边缘的气体区域,被称为“冷锋”,它的密度和温度都比它所进入的气体高。尾部和冷锋都在同一方向弯曲,形成螺旋状的外观。一个单独的标记图像显示了钱德拉数据的视场。

天文学家之前发现Abell 1775包含一个巨大的喷射流和射电源,这也可以在这张新的合成图像中看到。这个喷流是由星系团中心一个大椭圆星系中的一个超大质量黑洞提供动力的。来自LOFAR和印度巨型米波射电望远镜(GMRT)的新数据显示,射电喷流实际上有260万光年长。这大约是天文学家之前认为的两倍长,使它成为迄今为止观测到的星系团中最长的星系之一。当射流穿过冷锋的边缘,进入图像上部密度较低的气体时,其结构突然发生了变化,这意味着碰撞已经影响了它。

根据这项新的研究,星系团内部的气体运动可能与通过在无线电波中观察Abell 1775所探测到的其他结构有关,比如位于喷流起源附近的两个细丝(其中一个已经标记出来)。LOFAR和钱德拉的数据也使研究人员能够详细研究有助于加速该星系喷射和更大星团中心附近射电发射的电子现象。

对于星团的出现还有另一种解释。当小星团接近大星团时,大星团的稠密热气体会被引力吸引到它身上。当较小的星系团经过另一个星系团的中心时,星系团气体的运动方向发生了逆转,并向星系团中心移动。星系团气体再次穿过中心,来回“晃动”,就像酒杯被甩到一边后葡萄酒晃动一样。由于两个星团之间的碰撞偏离了中心,这些晃动的气体最终以螺旋模式结束。

Botteon团队倾向于弹弓尾的说法,但由中国上海交通大学胡丹领导的另一组天文学家基于钱德拉和欧洲航天局的xmm -牛顿的数据,倾向于晃动解释。弹射和晃动场景都涉及两个星系团之间的碰撞。最终,这两个星系团将完全融合在一起,形成一个更大的单一星系团。

需要对Abell 1775进行进一步的观察和建模,以帮助在这两种情况中做出决定。

一篇描述Botteon团队研究结果的论文发表在《天文学与天体物理学》杂志上,可以在网上找到。由胡丹领导的关于“晃动”理论的独立研究已经被《天体物理学杂志》接受发表,也可以在网上找到。

美国宇航局的马歇尔太空飞行中心负责管理钱德拉项目。史密森天体物理天文台的钱德拉x射线中心控制着马萨诸塞州剑桥市的科学和马萨诸塞州伯灵顿市的飞行操作。

请跟随SpaceRef推特和我们一样脸谱网