Combinando datos del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA con observaciones de radio y simulaciones por computadora, un equipo internacional de científicos ha descubierto una gran ola de gas caliente en el cercano cúmulo de galaxias Perseus. Con una extensión de unos 200,000 años luz, la ola es aproximadamente dos vecesdel tamaño de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea.
Los investigadores dicen que la ola se formó hace miles de millones de años, después de que un pequeño cúmulo de galaxias rozara a Perseo y causara que su vasto suministro de gas se derramara alrededor de un enorme volumen de espacio.
"Perseo es uno de los conglomerados cercanos más masivos y el más brillante en rayos X, por lo que los datos de Chandra nos brindan detalles incomparables", dijo el científico principal Stephen Walker en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. "La olaque hemos identificado está asociado con el sobrevuelo de un grupo más pequeño, lo que muestra que la actividad de fusión que produjo estas estructuras gigantes todavía está en curso "
Un artículo que describe los hallazgos aparece en la edición de junio de 2017 de la revista Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society y está disponible en línea.
Los cúmulos de galaxias son las estructuras más grandes unidas por la gravedad en el universo hoy en día. A unos 11 millones de años luz de diámetro y ubicados a unos 240 millones de años luz de distancia, el cúmulo de galaxias de Perseo recibe su nombre por su constelación de anfitriones.de su materia observable toma la forma de un gas penetrante con un promedio de decenas de millones de grados, tan caliente que solo brilla en rayos X.
Las observaciones de Chandra han revelado una variedad de estructuras en este gas, desde grandes burbujas sopladas por el agujero negro supermasivo en la galaxia central del cúmulo, NGC 1275, hasta una enigmática característica cóncava conocida como la "bahía".
La forma cóncava de la bahía no podría haberse formado a través de las burbujas lanzadas por el agujero negro. Las observaciones de radio usando el Karl G. Jansky Very Large Array en el centro de Nuevo México muestran que la estructura de la bahía no produce emisiones, lo contrario de lo que los científicos esperaríanpara las características asociadas con la actividad del agujero negro. Además, los modelos estándar de chapoteo de gas generalmente producen estructuras que se arquean en la dirección incorrecta.
Walker y sus colegas recurrieron a las observaciones existentes de Chandra del cúmulo Perseus para investigar más a fondo la bahía. Combinaron un total de 10.4 días de datos de alta resolución con 5.8 días de observaciones de campo amplio a energías entre 700 y 7,000 voltios de electrones.A modo de comparación, la luz visible tiene energías entre aproximadamente dos y tres voltios de electrones. Luego, los científicos filtraron los datos de Chandra para resaltar los bordes de las estructuras y revelar detalles sutiles.
Luego, compararon la imagen de Perseo con bordes mejorados con simulaciones por computadora de cúmulos de galaxias fusionadas desarrolladas por John ZuHone, astrofísico del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica en Cambridge, Massachusetts. Las simulaciones se realizaron en la supercomputadora Pleiades operada por elDivisión de Supercomputación Avanzada de la NASA en el Centro de Investigación Ames en Silicon Valley, California. Aunque no participó en este estudio, ZuHone recopiló sus simulaciones en un catálogo en línea para ayudar a los astrónomos a estudiar cúmulos de galaxias.
"Las fusiones de cúmulos de galaxias representan la última etapa de formación de estructuras en el cosmos", dijo ZuHone. "Las simulaciones hidrodinámicas de cúmulos de fusión nos permiten producir características en el gas caliente y ajustar los parámetros físicos, como el campo magnético. Entonces podemosIntente hacer coincidir las características detalladas de las estructuras que observamos en los rayos X ".
Una simulación pareció explicar la formación de la bahía. En ella, el gas en un gran grupo similar a Perseo se ha establecido en dos componentes, una región central "fría" con temperaturas de alrededor de 54 millones de grados Fahrenheit 30 millones de grados Celsius y unzona circundante donde el gas es tres veces más caliente. Luego, un pequeño cúmulo de galaxias que contiene aproximadamente mil veces la masa de la Vía Láctea bordea el cúmulo más grande, perdiendo su centro en alrededor de 650,000 años luz.
El sobrevuelo crea una perturbación gravitacional que agita el gas como la crema mezclada con el café, creando una espiral expansiva de gas frío. Después de aproximadamente 2,5 mil millones de años, cuando el gas se ha elevado a casi 500,000 años luz del centro, se forman grandes olasy rodar en su periferia durante cientos de millones de años antes de disiparse.
Estas ondas son versiones gigantes de las ondas Kelvin-Helmholtz, que aparecen donde hay una diferencia de velocidad en la interfaz de dos fluidos, como el viento que sopla sobre el agua. Se pueden encontrar en el océano, en formaciones de nubes en la Tierra y otrosplanetas, en plasma cerca de la Tierra, e incluso en el sol.
"Creemos que la característica de la bahía que vemos en Perseo es parte de una ola Kelvin-Helmholtz, quizás la más grande identificada hasta ahora, que se formó de la misma manera que muestra la simulación", dijo Walker. "También hemos identificado similarescaracterísticas en otros dos cúmulos de galaxias, Centaurus y Abell 1795. "
Los investigadores también encontraron que el tamaño de las ondas corresponde a la fuerza del campo magnético del grupo. Si es demasiado débil, las ondas alcanzan tamaños mucho más grandes que los observados. Si son demasiado fuertes, no se forman en absoluto.El estudio permitió a los astrónomos sondear el campo magnético promedio en todo el volumen de estos grupos, una medición que es imposible de realizar por cualquier otro medio.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por NASA / Centro de vuelo espacial Goddard . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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