Gromada galaktyk Abell 2029

Spokojna gromada po burzy: Abell 2029

Przez /

Spokojna gromada po burzy – kosmiczna przeszłość Abell 2029

Na wczorajszym Astronomicznym Zdjęciu Dnia (APOD) zobaczyliśmy gromadę galaktyk Abell 2029 – obiekt, który przez lata uchodził za najbardziej zrelaksowaną gromadę we Wszechświecie. Najnowsze analizy danych z obserwatorium rentgenowskiego Chandra pokazują jednak, że ten spokój jest pozorny: miliard lat świetlnych od nas wciąż widoczne są blizny po zderzeniu z mniejszą gromadą, do którego doszło około 4 miliardów lat temu w historii samego układu.

Obserwacje gromady galaktyk Abell 2029 za pomocą Chandry pokazują, że Abell 2029 wciąż się stabilizuje po zderzeniu z inną, mniejszą gromadą około cztery miliardy lat temu. Obrazy te dostarczają dowodów na wcześniejszą aktywność gromady, w tym kształt przypominający łodzika widoczny w danych z Chandry. Światło optyczne gwiazd i galaktyk w tym samym polu widzenia jest przeważnie białe na obrazie optycznym z Pan-STARRS. Naukowcy uważają, że spiralny kształt gorącego gazu powstał, gdy gaz w gromadzie rozpłynął się na boki pod wpływem grawitacji podczas zderzenia gromad – podobnie jak wino w kieliszku. Źródło: Zdjęcie rentgenowskie: NASA/CXC/CfA/C. Watson i in.; Optyczny: PanSTARRS; Przetwarzanie obrazu: NASA/CXC/SAO/N. Wolka i P. Edmondsa

Gromada galaktyk, nie jedna galaktyka

Abell 2029 to nie pojedyncza galaktyka, ale cała gromada – miasto złożone z ponad tysiąca galaktyk związanych wspólną grawitacją. Leży w kierunku gwiazdozbioru Panny, w odległości około 1 miliarda lat świetlnych od Ziemi.

W centrum gromady dominuje gigantyczna galaktyka eliptyczna IC 1101, jedna z największych znanych galaktyk, której rozmiary liczy się w milionach lat świetlnych. Cały układ otacza ogromna chmura bardzo rozgrzanego gazu – to tzw. ośrodek międzygalaktyczny, nagrzany do dziesiątek milionów kelwinów i świecący w promieniach rentgenowskich.

Co widzi Chandra w promieniach X

Na kolorowych kompozycjach publikowanych przez Chandrę promieniowanie X z gorącego gazu nakłada się na zdjęcia optyczne galaktyk, tworząc obraz przypominający świecącą, owalną aurę wokół centrum gromady. Przez długi czas taki gładki, niemal idealnie symetryczny rozkład promieniowania interpretowano jako oznakę bardzo spokojnego, dawno ustabilizowanego układu.

Nowa, bardzo głęboka obserwacja Chandry pokazała jednak coś zupełnie innego, kiedy astronomowie odjęli z obrazu idealnie gładką, eliptyczną poświatę i przyjrzeli się odchyleniom od symetrii. Po takim przetworzeniu danych wyraźnie widać ogromną spiralną strukturę w rozkładzie gorącego gazu oraz dodatkowe fale i krawędzie – ślady dynamicznej przeszłości gromady.

Spiralne mieszanie gazu po kolizji

Kluczowym elementem nowego obrazu Abell 2029 jest tzw. spiralna struktura falowania gorącego gazu – gigantyczny, spiralny wzór w gorącym gazie, rozciągający się na około 2 miliony lat świetlnych od centrum gromady. Z modeli numerycznych wynika, że taki kształt powstaje, gdy gromada zderzy się z mniejszym układem: grawitacyjny szarpnięcie przesuwa gaz względem środka masy, a ten zaczyna falować i wirować, podobnie jak wino rozhuśtane w kieliszku.

Analiza sugeruje, że mniejsza gromada, około dziesięć razy mniej masywna niż Abell 2029, przeszła przez jej centrum mniej więcej 4 miliardy lat temu. Po tamtym przejściu w gorącym gazie do dziś widoczne są: rozległa spiralna fala, słabszy front uderzeniowy (rodzaj szoku w gazie) oraz struktury przypominające zatokę, powstałe tam, gdzie nachodzą na siebie różne warstwy gazu. To właśnie te cechy są podkreślone na wczorajszym zdjęciu APOD, ilustrującym wyniki nowej analizy.

Gdzie ukrywa się ciemna materia?

Choć APOD pokazuje głównie świecący w promieniach X gaz, większość masy gromady stanowi ciemna materia – niewidzialny składnik, który znamy tylko po jego grawitacyjnym wpływie. Zderzenia gromad, takie jak to, które przeszła Abell 2029, są dla astronomów naturalnymi laboratoriami do badania, jak rozkłada się ciemna materia i jak zachowuje się w porównaniu z gorącym gazem oraz galaktykami.

W innych słynnych układach, jak Gromada Pocisk (Bullet Cluster) czy Abell 2744 Pandora, porównanie map soczewkowania grawitacyjnego (czyli ugięcia światła przez masę) z mapami gazu rentgenowskiego pokazało wyraźne rozdzielenie ciemnej materii i gazu. W przypadku Abell 2029 nowa analiza skupia się głównie na szczegółowym opisie struktury gazu, ale podobne metody pozwalają w przyszłości lepiej odtworzyć pełną historię zderzenia i rozmieszczenie niewidocznej masy.

Dlaczego to ważne dla kosmologii

Abell 2029 przez lata służyła jako wzorcowy przykład zrelaksowanej gromady, na której testuje się modele chłodzenia i ogrzewania gorącego gazu, w tym wpływ aktywnej supermasywnej czarnej dziury w centrum. Okazuje się jednak, że nawet tak spokojny układ kryje burzliwą przeszłość, a słabe, lecz rozległe fale w gazie wciąż wpływają na to, jak szybko może on się ochładzać.

To ważna wskazówka dla kosmologów: jeśli wiele gromad, które uważamy za ustabilizowane, ma w rzeczywistości długotrwałe echo dawnych zderzeń, trzeba to uwzględniać przy precyzyjnych pomiarach własności materii i ciemnej energii na skalach gromad galaktyk. Abell 2029 staje się więc kluczowym punktem odniesienia – pokazuje, że pozorny spokój nie musi oznaczać prostego, jednorodnego środowiska, lecz może być efektem bardzo długiego wygaszania skutków starej kosmicznej katastrofy.

Źródła

Główne źródło:

Źródła kontekstowe:

Opracowanie: Agnieszka Nowak

Powiązane wpisy

Przewijanie do góry