С помощью управляемой НАСА рентгеновской обсерватории Chandra ученые провели исследование массивного горячего скопления галактик, зарегистрированного в астрономических каталогах как PLC KG287.0+32.9 (или сокращенно PLC KG287). Результаты наблюдений, представленные 17 марта на сервере препринтов arXiv, дают важную информацию о морфологических и термодинамических свойствах этого скопления.
Скопления содержат до тысяч гравитационно связанных галактик. Оно продолжает формироваться в результате слияний и поглощений. Эти процессы дают прекрасную возможность изучать материю в условиях, которые невозможно воспроизвести в лаборатории на Земле. В частности, слияние субскоплений может помочь нам лучше понять физику ударных волн и холодных фронтов, наблюдаемых в диффузной межгалактической среде, ускорение космических лучей в скоплениях и особенности взаимодействий внутри темной материи.
PLC KG287, также известное как PSZ2 G286.98+32.90, — это скопление галактик с красным смещением 0,38, массой около 1,37 квадриллиона солнечных масс (1,37 x 1015 M⊙) и температурой до 13 кэВ. Электрон-вольт — несистемная единица энергии в ядерной физике и астрономии, которой иногда обозначают сверхвысокие температуры в звездной среде. 1 эВ эквивалентен температуре в 11 605 K. Таким образом значению 13 кэВ соответствует невообразимая температура в 150 миллионов кельвинов. Светимость скопления в рентгеновском диапазоне 2–10 кэВ составляет 1,7 x 1015 эрг/с.
Предыдущие наблюдения за PLC KG287 показали, что в нем есть два симметричных радиоисточника, которые, предположительно, образовались в результате взаимодействия ударных волн, а также радиогало, которое связано с повторным ускорением электронов космических лучей внутренней турбулентностью. Независимо от происходящих слияний главная ось кластера стабильно ориентирована с северо-запада на юго-восток.
Группа астрономов под руководством Мириам Гитти из Болонского университета в Италии решила подробнее изучить скопление PLC KG287 из-за его необычных свойств. Они использовали усовершенствованный спектрометр CCD-изображений (ACIS) телескопа «Чандра» для проведения детального анализа этого скопления в рентгеновском диапазоне.
Наблюдения показали, что PLC KG287 имеет кометообразную рентгеновскую морфологию, ориентированную в направлении с северо-запада на юго-восток. У скопления есть яркая рентгеновская область ядра, которая совпадает с гигантским радиогало. Рентгеновская пиковая область смещена примерно на 260 000 световых лет от главной яркой галактики скопления (BCG), что указывает на нарушенное динамическое состояние.
Проанализировав центральную область PLC KG287 (в пределах 4,9 миллиона световых лет от центра), астрономы обнаружили, что максимальная температура внутри скопления составляет 17 кэВ (197,3 млн. градусов), а его рентгеновская светимость (в диапазоне 2–10 кэВ) — 1,09 x 1015 эрг/с. Расчетная масса газа в PLC KG287 составила 0,16 x 1015 M⊙, а общая масса скопления — 1,2 x 1015 M⊙ (на 14% меньше прежних данных).
Наблюдения выявили ударный фронт на расстоянии около 1,27 миллиона световых лет к северо-западу от центра скопления. Этот фронт характеризуется скачком плотности 1,43, числом Маха 1,29 и скоростью около 2100 км/с. В том же направлении, примерно в 962 тысячах световых лет от центра скопления, был обнаружен другой холодный фронт со скачком плотности 1,44.
Основываясь на полученных результатах, авторы пришли к выводу, что в PLC KG287 было холодное ядро, но затем произошло некое событие, резко повысившее температуру центральной области скопления до чудовищных величин. Объяснить повторное нагревание холодного ядра, крупномасштабный взрыв и возникновение ударных и холодных фронтов в PLC KG287 может комбинированное воздействие слияний галактик и возникновение их устойчивой «обратной связи» с центральным активным ядром галактического скопления.
