Научная группа XRISM, в которую входят сотрудники Нагойского университета, объяснила, как скопления галактик сохраняют тепло, несмотря на излучение рентгеновских лучей, которые обычно оказывают охлаждающее воздействие на горячий газ. Наблюдая за скоплением галактик Центавра, группа XRISM обнаружила существование быстро движущегося потока высокотемпературного газа в центре скопления. Их выводы, опубликованные в Nature , могут решить «проблему охлаждающего потока», объяснив, почему скопления галактик выглядят именно так.
Скопления галактик состоят из сотен галактик и являются крупнейшими объектами во Вселенной. Скопления важны для изучения крупномасштабной структуры Вселенной и понимания того, как галактики (включая нашу) живут, растут и развиваются.
Скопления управляются массивным гало темной материи, сильная гравитация которого притягивает высокотемпературный газ из межгалактического пространства за пределами скопления. В процессе горячие газы испускают рентгеновские лучи, которые оказывают охлаждающее действие. По мере охлаждения материи она имеет тенденцию конденсироваться и падать к центру скопления и создавать звезды. Хотя такое звездообразование наблюдается, его количество намного меньше ожидаемого, а центр скоплений галактик неожиданно теплый, что позволяет предположить, что температура поддерживается каким-то механизмом, компенсирующим эффект «охлаждения».
Исследовательская группа провела наблюдения за скоплением галактик Центавра, которое находится примерно в 150 миллионах световых лет от Земли. Группа использовала мягкий рентгеновский спектрометр «Resolve» на борту спутника XRISM для точного измерения подробной скорости потока высокотемпературного газа в центре скопления галактик. Этот поток поставляет энергию в его центр и поддерживает высокую температуру.
«Мы обнаружили небольшую турбулентность высокотемпературного газа в скоплении галактик», — сказал профессор Наказава. «Механизм, который останавливает охлаждение горячего газа этого скопления, — это общее «перемешивание» горячего газа, которое поставляет энергию в центр из внешних регионов, тем самым поддерживая высокую температуру».
Для объяснения этих движений использовалось компьютерное моделирование движения горячего газа после слияния скоплений галактик, произошедшего в процессе их роста, которое называется «выплескиванием газа».
«Высокоточная спектроскопия также поможет нам лучше понять, как эволюционирует массивная структура скоплений галактик», — сказал Наказава. «Она углубляет наше понимание не только скоплений галактик, но и формирования и эволюции крупномасштабных структур во Вселенной в целом».