Столкновения скоплений галактик вызывают турбулентность в космическом газе

Столкновения скоплений галактик вызывают турбулентность в космическом газе — астрономы решили 30-летнюю загадку

11.03.2025 12:55:00 | iXBT.com

Совместная научная группа проекта XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission) впервые зафиксировала крупномасштабное движение горячего газа в ядре скопления галактик Центавра, что проливает свет на эволюцию таких структур во Вселенной.

Результаты подтверждают гипотезу о том, что столкновения галактических скоплений вызывают «взбалтывание» внутрикластерной среды, объясняя загадку устойчивого нагрева их ядер.

Астрономы десятилетиями предполагали, что гравитационное взаимодействие между галактиками и их скоплениями, связанными тёмной материей, приводит к их слияниям, формируя крупнейшие структуры космоса. Однако прямые доказательства влияния таких процессов на динамику горячего газа оставались неуловимыми.

Прорыв совершил спектрометр Resolve, установленный на японском спутнике XRISM, запущенном JAXA (Японским агентством аэрокосмических исследований) в 2023 году. Его точность позволила измерить скорость движения газа в скоплении Центавра, включая центральную галактику NGC 4696, с беспрецедентным разрешением.

Иллюстрация: JAXA

Данные показали, что газ в ядре скопления движется со скоростью от 130 до 310 км/с вдоль луча зрения Земли. Картирование распределения скоростей выявило характерную картину колебаний, которая совпала с результатами численного моделирования, проведённого группой под руководством профессора Токийского столичного университета Ютаки Фудзиты и доцента Организации по изучению высокоэнергетических ускорителей (KEK) Косукэ Сато.

Учёные установили, что наблюдаемое движение — следствие «взбалтывания» внутрикластерной среды (ICM) после столкновения с другими скоплениями.

Это открытие решает давнюю астрофизическую проблему: почему газ в ядрах скоплений, интенсивно излучающий в рентгеновском диапазоне, остаётся горячим, несмотря на теоретически предсказанное охлаждение. Радиационные потери энергии, согласно расчётам, должны были привести к остыванию газа за время, меньшее возраста самих скоплений. Однако обнаруженные макропотоки, вызванные гравитационными взаимодействиями, переносят энергию в ядро через турбулентное перемешивание, компенсируя тепловые потери.

«Эти наблюдения — первый прямой аргумент в пользу того, что динамика скоплений поддерживается их столкновениями. Мы наконец видим, как энергия распределяется в космических масштабах», — пояснил профессор Фудзита. Результаты подтверждают, что слияния скоплений не только формируют крупномасштабную структуру Вселенной, но и регулируют термодинамику их ядер.

Спутник XRISM, рассчитанный на годы работы, продолжит исследование галактических скоплений, что позволит уточнить модели эволюции материи в экстремальных условиях.

Подробнее