Эта зима принесла множество сильных и сильных штормов, с холодными фронтами, охватившими большую часть Соединенных Штатов. В гораздо более масштабном масштабе астрономы обнаружили огромные «метеорологические системы», которые в миллионы лет светлее и старше Солнечной системы.
Исследователи использовали рентгеновскую обсерваторию Chandra NASA для изучения холодного фронта, расположенного в кластере галактик Персей, который простирается примерно на два миллиона световых лет, или около 10 миллиардов миллиардов миль.
Галактические кластеры являются самыми крупными и самыми массивными объектами во Вселенной, которые удерживаются вместе под действием силы тяжести. Между сотнями или даже тысячами галактик в кластере имеются огромные резервуары сверхнагретого газа, которые ярко светятся в рентгеновском свете.
Холодный фронт в кластере Персея состоит из относительно плотной полосы газа с «холодной» температурой около 30 миллионов градусов, движущейся через горячий газ более низкой плотности с температурой около 80 миллионов градусов. Огромный холодный фронт, изученный с Чандрой, сформировался около 5 миллиардов лет назад и с тех пор путешествует со скоростью около 300 000 миль в час. Удивительно, но фронт оставался чрезвычайно острым в течение эонов, а не становился нечетким или рассеянным.
«Размер, возраст, скорость и резкость этого холодного фронта замечательны», - сказал Стивен Уокер из Центра космических полетов «Годдард» НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, который возглавил исследование «Все об этой космической погодной системе является экстремальным».
В то время как холодные фронты в атмосфере Земли движутся вращением планеты, те, кто находится в атмосферах скоплений галактик, таких как Персей, вызваны столкновениями между кластером и другими скоплениями галактик. Эти столкновения обычно происходят по мере того, как гравитация основного кластера тянет меньший кластер внутрь к его центральному ядру. Если меньший кластер совершает близкий проход по центральному ядру, гравитационное притяжение между обеими структурами приводит к тому, что газ в ядре рассеется, как вино, закрученное в стакане. Шланг создает спиральный узор холодных фронтов, движущихся наружу через кластерный газ.
Одним из самых удивительных аспектов этого нового исследования является то, что холодный фронт в Персее остается острым даже после миллиардов лет. Когда холодный фронт проходит через скопление галактик, он проходит через суровое окружение звуковых волн и турбулентности, вызванных вспышками сверхмассивной черной дыры в центре Персея.
«Как бы то ни было, перед лицом этой бомбардировки холодный передний край сохранился без изменений», - сказал соавтор Джон Цзоун из Гарвардско-Смитсоновского центра астрофизики в Кембридже, штат Массачусетс. «Вместо того, чтобы быть размытым или сглаженным, он фактически разделился на два разных острых края!» «Мы не совсем уверены, что делает этот холодный фронт настолько устойчивым, но наши компьютерные симуляции дают некоторые важные подсказки», - сказал Джереми Сандерс , соавтором Кембриджского университета в Соединенном Королевстве. «Кажется, что магнитные поля окутались над холодным фронтом, действуя почти как щит против заграждения сил из остальной части кластера».
Эти наблюдения Чандры в сочетании с теоретическими работами дают полезную информацию о силе магнитного поля вдоль холодного фронта. В своих симуляциях исследователи исследовали эффекты трех разных напряжений магнитного поля. При сильном магнитном поле раскол не наблюдался на холодном фронте, а при самом слабом магнитном поле холодный фронт размывался. Вместо этого симуляция с магнитным полем промежуточной силы воспроизводила разделенный холодный фронт.
Магнитное поле вдоль холодного фронта эквивалентно примерно одной миллионной численности типичного магнита холодильника и примерно в десять раз выше, чем в некоторых частях кластера, от холодного фронта.
Aurora Simionescu и соавторы изначально обнаружили холодный фронт Персея в 2012 году, используя данные немецкого ROSAT (Rentgen SATellite), обсерватории XMM-Ньютона ESA и японского спутника Suzaku. Рентгеновское зрение Чандры с высоким разрешением позволило впервые наблюдать резкость и расщепление древнего холодного фронта. Персей - это тот же кластер, где астрономы открыли звуковые волны с записью B-плоских 57 октав ниже среднего С плюс гигантскую волну, примерно в два раза превышающую ширину галактики Млечный Путь. Результаты этой работы представлены в документе, который будет опубликован в апрельском номере Nature Astronomy и доступен в Интернете. Другой соавтор статьи - Эндрю Фабиан из Института астрономии (IoA) в Кембридже, Англия. Центр космических полетов им. Маршалла НАСА в Хантсвилле, штат Алабама, руководит программой Чандры для Управления научной миссии НАСА в Вашингтоне. Смитсоновская астрофизическая обсерватория в Кембридже, штат Массачусетс, контролирует науку Чандры и операции полета. Подробнее читайте в рентгеновской обсерватории Chandra от NASA. Для получения дополнительных изображений Chandra, мультимедиа и связанных с ними материалов посетите: http://www.nasa.gov/chandra
