Dois aglomerados de galáxias gigantes colidindo um com o outro desencadearam enormes ondas de choque que se estendem por 1,6 milhão de anos-luz através do espaço.
As descobertas, reveladas pela NASA Observatório de Raios-X Chandraestão ajudando os astrônomos a entender melhor os poderosos processos em ação nas colisões entre aglomerados de milhares de galáxias.
As galáxias representam apenas uma pequena porcentagem da massa total de um aglomerado de galáxias. A maioria consiste em um imenso halo de matéria escura e uma nuvem de gás quente e difuso chamado de meio intra-aglomerado que envolve as galáxias no aglomerado. Como o gás é tão quente, irradiando centenas de milhões de graus Celsius, ele brilha intensamente em raios-X.
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Quando dois aglomerados entram em contato, as galáxias individuais deslizam inofensivamente umas sobre as outras, mas o gás do meio intraaglomerado sofre um encontro muito mais energético, gerando vastas ondas de choque.
A colisão de cluster particular estudada aqui por Chandra, Abell 2146, está localizada a 2,8 bilhões anos luz um jeito. É uma das três únicas colisões de aglomerados no universo onde as frentes de choque são brilhantes o suficiente para serem estudadas em detalhes. (Os outros dois são o Bullet Cluster e o Abell 520.)
Uma equipe liderada por Helen Russell, astrônoma da Universidade de Nottingham, no Reino Unido, usou o Chandra para observar Abell 2146 por um total de 23 dias – a visão mais profunda das ondas de choque de um aglomerado já realizada.
Um dos clusters está caindo através do outro. Ao fazê-lo, gera duas ondas de choque: um “choque de proa” em sua borda de ataque (como na proa de um barco se movendo na água) e um “choque a montante” atrás dele.
O choque de proa tem uma explicação simples: o gás é comprimido à frente do aglomerado em queda à medida que passa. O choque a montante é um pouco mais complexo e se forma quando o gás que é removido do aglomerado em queda – em um processo conhecido como “extração por pressão de ram” – é deixado para trás e interage com o gás in situ no aglomerado pelo qual está se movendo .
A equipe de Russell mediu não apenas o comprimento desses choques – 1,6 milhão de anos-luz de comprimento, no caso do choque principal – mas também, pela primeira vez, sua largura. A teoria prevê que o choque a montante deve ser mais estreito porque é mais jovem, tendo se formado após o choque de proa. Isso é realmente o que Chandra descobriu, medindo a profundidade do choque de proa com 55.000 anos-luz de largura e o choque a montante com cerca de 35.000 anos-luz de largura.
Usando o Chandra, a equipe de Russell mediu a energia do gás (que podemos pensar vagamente como sua temperatura) no choque a montante como aumentando de 6 a 8 quilo-elétron-volts. O gás parece ter obtido essa energia principalmente pelo efeito de compressão da onda de choque energizando os elétrons no gás. Crucialmente, as colisões entre átomos e moléculas individuais são raras, porque o gás é muito difuso.
O Chandra mediu o movimento aleatório de partículas no meio intra-aglomerado como sendo cerca de 290 quilômetros por segundo (650.000 mph), e essas partículas podem viajar até 50.000 anos-luz, em média, antes de encontrar outra partícula. Portanto, embora o Chandra tenha medido algum aquecimento secundário de colisões de partículas, esse aquecimento deve ter ocorrido lentamente, acumulando-se ao longo de 200 milhões de anos.
A confirmação de que a maior parte do aquecimento em uma colisão de aglomerados de galáxias se dá através de choques “sem colisão” permite que sejam feitas comparações com eventos em escala muito menor, aqui em nosso próprio planeta. sistema solar. o vento solarpor exemplo, sofre choques sem colisões quando encontra um obstáculo como Terra, e esses choques podem perturbar o campo magnético do planeta e acelerar partículas carregadas para instigar uma tempestade geomagnética. Ao comparar a criação desses choques sem colisões em escalas muito diferentes, os cientistas podem obter mais informações sobre a física de como ocorrem os choques nas colisões de aglomerados, bem como os dos ventos solar e estelar.
As descobertas foram aceitas para publicação na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, e uma pré-impressão está disponível no site arXiv base de dados.
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