Immagina un oggetto che si muove a velocità supersonica. Questo oggetto, mentre si muove attraverso un mezzo, fa accumulare il materiale nel mezzo, comprimere, e riscaldare. Il risultato è un tipo di onda d'urto, noto come shock d'arco.

Uno shock di prua prende il nome dalle onde di prua, la cresta curva dell'acqua di fronte a una barca in rapido movimento creata dalla forza della prua che spinge in avanti attraverso l'acqua. Le onde di prua e gli urti di prua possono sembrare simili, tuttavia le onde di prua si verificano solo sulla superficie dell'acqua mentre gli urti di prua si verificano in 3 dimensioni.

Ci sono shock d'arco ovunque, anche nello spazio, e questi shock cosmici possono rivelare agli scienziati segreti cosmici.

Anche le regioni più vuote dello spazio contengono protoni, elettroni, atomi, molecole e altra materia. Quando i pianeti, stelle, e le nubi di plasma espulse dalle supernove volano ad alta velocità attraverso questo mezzo circostante, gli shock cosmici dell'arco sono generati in quel mezzo.

Il vento solare forma un arco d'urto davanti alla magnetosfera terrestre.

"Il plasma in rapido movimento del vento solare soffia oltre la Terra, ma non può penetrare la nostra magnetosfera, " spiega Maxim Markevitch del Goddard Space Flight Center della NASA. "Il vento solare ha un campo magnetico, e la magnetosfera terrestre è quasi come un corpo solido per quel vento. Quindi il vento solare forma un arco d'urto davanti al bordo esterno della magnetosfera".

Studiare l'urto d'arco della Terra può svelare i segreti del vento solare, permettendoci di comprendere meglio i suoi complicati effetti sul nostro pianeta.

Le collisioni ad alta velocità delle stelle con il mezzo interstellare creano impressionanti shock di prua. La calda stella supergigante Kappa Cassiopeia crea uno shock che può essere visto dai rivelatori a infrarossi del telescopio spaziale Spitzer della NASA. In questa immagine di Spitzer, l'accumulo di materiale riscaldato intorno a Kappa Cassiopea è indicato in rosso.

Studiare gli shock dell'arco stellare può rivelare i movimenti segreti delle stelle sottostanti, dicendoci quanto velocemente si stanno muovendo, quale via, e cosa stanno attraversando.

Un esempio di shock d'arco su scala ancora più grande è visto in questo ammasso di galassie situato nella costellazione della Carena, chiamato 1E 0657-558. Questa immagine a raggi X dall'osservatorio Chandra cattura il momento di una gigantesca collisione di due ammassi più piccoli, le due regioni bianche nell'immagine.

Markevic dice, "I grappoli sono pieni di plasma caldo, e uno di essi, l'ammasso a destra, è più piccolo e più denso. Mentre vola attraverso la nuvola di plasma meno densa che è l'ammasso più grande, forma uno shock d'arco".

Gli scienziati studiano tali shock a grappolo per dedurne la velocità nel piano del cielo. E la struttura fine degli shock rivela molto sull'interessante, complicati processi fisici nei plasmi presenti negli ammassi e in molti altri oggetti astrofisici nell'universo.