Obserwatorium Chandra ukazuje ogromne gazowe struktury w gromadzie Abell 2052

Obserwatorium Chandra ukazuje ogromne gazowe struktury w gromadzie Abell 2052Original Press Release
Na podobieństwo wina w kieliszku, ogromne chmury gorącego gazu falują w te i z powrotem w gromadzie galaktyk Abell 2052, leżącej w odległości około 480 milionów lat świetlnych od Ziemi.

Ogromna spiralna struktura gorącego gazu – o rozmiarach sięgających prawie miliona lat świetlnych – widać okrąża olbrzymią eliptyczną galaktykę w centrum. Spirala ta powstała, gdy mała gromada galaktyk rozbiła się o większą, otaczającą centralną galaktykę eliptyczną.

Gdy mniejsza gromada zbliżała się, jej grawitacja przyciągnęła gęsty i gorący gaz centralnej gromady. Gdy gromada przeniknęła przez jądro gromady, kierunek ruchu gazu uległ odwróceniu i popłynął z powrotem w kierunku centrum. Gaz gromady przeleciał przez środek a następnie zaczął falować wokół jądra gromady tam i z powrotem, podobnie do wina falującego w kieliszku, gdy pochylimy go na boki. W kieliszku to szkło powoduje, że wino wraca z powrotem do centrum, podczas gdy w gromadzie rolę tę spełnia siła grawitacji. Fala gazu przyjęła spiralnej postać ponieważ zderzenie dwóch gromad nie było centralne.

Obserwowany w Abell 2052 rodzaj falowania ma ważne implikacje fizyczne. Po pierwsze, pomaga przesunąć część gęstszego,  chłodniejszego gazu znajdującego się w centrum gromady – tam, gdzie temperatura gazu to jedynie 10 milionów stopni – dalej od jądra. To zapobiega dalszemu stygnięciu gazu w jądrze i może prowadzić do ograniczenia liczby nowych gwiazd, które powstają się w centralnej galaktyce. Przepływy gazu, takie jak te widoczne w Abell 2052 odpowiadają także za redystrybucję ciężkich pierwiastków, takich jak żelazo i tlen, powstających w wybuchach supernowych. Pierwiastki te są wykorzystywane do budowy przyszłych pokoleń gwiazd i planet oraz są konieczne do powstania życia, przynajmniej takiego, jakie znamy.

Obserwacje gromady Abell 2052 prowadzone przez Chandrę był szczególnie długie – trwały ponad tydzień. Tak głębokie badania były niezbędne do wykrycia wszystkich szczegółów widocznych na zdjęciu. Nawet mimo tak długich obserwacji w celu ujawnienia zewnętrznej, subtelnej spiralnej struktury gazu konieczne było odpowiednie przetworzenie obrazu.

Oprócz dużych spiralnych struktur, głębokie badania Chandry ukazują niezwykłe detale w centrum gromady tworzone przez erupcje centralnej supermasywnej czarnej dziury. Dane z Chandry pokazują jasne bąble opróżnione z materii w wyniku erozji wiatru czarnej dziury, otoczone gęstymi, jasnymi, chłodnymi grzbietami gęstego gazu. Podobnie jak dynamika dużych struktur gazowych również ten mechanizm zapobiega studzeniu gazu w jądrze gromady, wyznaczając granice wzrostu gigantycznej galaktyki eliptycznej i jej supermasywnej czarnej dziury.

Źródła:

Abell 2052: A Galaxy Cluster Gets Sloshed

Like wine in a glass, vast clouds of hot gas are sloshing back and forth in Abell 2052, a galaxy cluster located about 480 million light years from Earth. X-ray data (blue) from NASA's Chandra X-ray Observatory shows the hot gas in this dynamic system, and optical data (gold) from the Very Large Telescope shows the galaxies. The hot, X-ray bright gas has an average temperature of about 30 million degrees.

A huge spiral structure in the hot gas – spanning almost a million light years – is seen around the outside of the image, surrounding a giant elliptical galaxy at the center. This spiral was created when a small cluster of galaxies smashed into a larger one that surrounds the central elliptical galaxy.

As the smaller cluster approached, the dense hot gas of the central cluster was attracted to it by gravity. After the smaller cluster passed the cluster core, the direction of motion of the cluster gas reversed and it traveled back towards the cluster center. The cluster gas moved through the center again and „sloshed” back and forth, similar to wine sloshing in a glass that was jerked sideways. The sides of the glass push the wine back to the center, whereas in the cluster the gravitational force of the matter in the clusters pulls it back. The sloshing gas ended up in a spiral pattern because the collision between the two clusters was off-center.

This type of sloshing in Abell 2052 has important physical implications. First, it helps push some of the more dense, cooler gas located in the center of the cluster — where temperatures are only about 10 million degrees — farther away from the core. This helps prevent further cooling of this gas in the core and could limit the amount of new stars being formed in the central galaxy. Sloshing motions like those seen in Abell 2052 also redistribute heavy elements, like iron and oxygen, which are forged in supernova explosions. These elements are used in the future generations of stars and planets and are necessary for life as we know it.

Chandra's observation of Abell 2052 was particularly long, lasting more than a week. Such a deep observation was necessary to detect all of the details in this image. Even then, processing to emphasize more subtle features was necessary to reveal the outer spiral structure.

In addition to the large-scale spiral feature, the deep Chandra observation reveals exquisite detail in the cluster center related to outbursts from the central supermassive black hole. The Chandra data show clear bubbles evacuated by material blasted away from the black hole, which are surrounded by dense, bright, cool rims. As with the sloshing, this activity helps prevent cooling of the gas in the cluster's core, setting limits on the growth of the giant elliptical galaxy and its supermassive black hole.

These results were published in the August 20, 2011 issue of The Astrophysical Journal. The authors were Elizabeth Blanton of Boston University, Boston, MA; Scott Randall of the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, MA; Tracy Clarke of the Naval Research Laboratory in Washington DC; Craig Sarazin of the University of Virginia in Charlottesville, VA; Brian McNamara of the University of Waterloo in Waterloo, Canada; Edmund Douglass of Boston University and Michael McDonald of the University of Maryland, College Park, MD.

Written by admin

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *