Изображение SPT J2031 с исправленной экспозицией. Изображение предоставлено: Диванджи и др., 2024 г.
Используя рентгеновский зонд НАСА «Чандра», астрономы из Университета Алабамы в Хантсвилле наблюдали сливающееся скопление галактик под названием SPT-CLJ 2031-4037. Они обнаружили редко наблюдаемый сильный ударный фронт в этом скоплении галактик. Открытие было раскрыто в исследовательской статье, опубликованной 27 июня на сервере препринтов arXiv.
Скопления галактик образуются в результате иерархического слияния 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 во время этих слияний, высвобождается в среду внутри скоплений галактик посредством ударных волн и турбулентности. Так называемые ударные фронты, видимые как резкие скачки яркости рентгеновских лучей и температуры, дают астрономам редкую возможность наблюдать и изучать 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 1,04 кватуордециллиона эрг/с.
Команда астрономов под руководством Пурва Диванджи из Университета Алабамы провела поиск ударных фронтов на SPT J2031 с помощью рентгеновской обсерватории Чандра.
«SPT J2031 наблюдался детектором Chandra Advanced CCD Imaging Spectrometer (ACIS) в очень слабом режиме (VFAINT) в течение в общей сложности 256 кс, распределенных по 10 наблюдениям», — пишут исследователи в статье.
Благодаря наблюдениям команде удалось обнаружить в SPT J2031 два ударных фронта — 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 термоядерных систем с числом Маха выше 2,0. Они отмечают, что Чандра до сих пор обнаружил лишь несколько фронтов термоядерной ударной волны с таким высоким числом Маха.
Исследование также показало, что SPT J2031 имеет термоядерную геометрию и что температура электронов после более сильного ударного фронта ударной волны ниже, чем температура, предсказанная для модели мгновенного ударного нагрева, и благоприятствует модели столкновительного равновесия. Эти выводы согласуются с результатами предыдущих исследований.
