Quasi tutti gli ammassi di galassie sperimentano fusioni. Mentre avviene una fusione, uno schema a spirale specifico può essere spesso osservato nelle immagini a raggi X. Tale caratteristica a spirale è dovuta al moto del gas slashing indotto da una fusione. Osservare un fenomeno simile allo sloshing del gas nella vita quotidiana è facile:quando si fa roteare un bicchiere di vino contenente del liquido, vedrai come l'acqua ruota insieme al bicchiere. Scoprire la velocità con cui il gas si muove negli ammassi di galassie ha un profondo significato astronomico ed è quindi di grande interesse per gli astronomi. Un gruppo di ricercatori di Taiwan e Giappone lo ha ora misurato utilizzando una nuova tecnica.

Il ricercatore capo dello studio, Dr. Shutaro Ueda dell'Istituto di Astronomia e Astrofisica Academia Sinica (ASIAA), dice, "Le fusioni sono il fattore più importante nell'evoluzione degli ammassi di galassie. Quindi misurare la velocità del gas che sbatte è cruciale per comprendere non solo l'origine del movimento ma anche l'evoluzione degli ammassi di galassie. Ma la nostra conoscenza sulla velocità del gas che sbatte è molto limitato a causa della difficoltà di misurazione. Finora, vengono riportati solo alcuni risultati. Grazie alle immagini radiografiche Chandra e ALMA di alta qualità, siamo riusciti a sviluppare una nuova tecnica per risolvere il puzzle combinando entrambe le immagini e calcolando le perturbazioni minori del gas in un lontano ammasso di galassie".

La misurazione del gas in movimento è sempre stata importante per gli astronomi perché il movimento non è solo un aspetto fondamentale della fisica, ma anche una caratteristica importante degli oggetti astronomici. Il moto degli oggetti astronomici può dirci direttamente cosa è successo nei sistemi. Perciò, misurare il moto è un passo importante verso le origini, meccanismi dominanti, e la natura dell'oggetto astronomico.

Nel caso degli ammassi di galassie, si trovano molti tipi di caratteristiche che indicano il movimento del mezzo intra-cluster. Sono considerati associati all'evoluzione degli ammassi di galassie. È, però, difficile misurare il movimento del mezzo intra-ammasso negli ammassi di galassie a causa della risoluzione energetica delle camere CCD a raggi X. Quindi la conoscenza del campo di velocità era limitata a pochi campioni su centinaia di ammassi di galassie, anche se negli ultimi due decenni sono state fatte numerose osservazioni.

Inoltre, le misurazioni sono state limitate alla velocità della linea di vista del mezzo intra-cluster, perché solo l'effetto Doppler sulle righe di emissione del ferro altamente ionizzato può essere utilizzato per misurare la velocità nei raggi X. Recentemente, è stato proposto un nuovo metodo per misurare il campo di velocità concentrandosi sulla perturbazione nelle immagini a raggi X, ma lo studio basato su questo metodo è finora limitato. Perciò, misurare il movimento del mezzo intra-cluster è ancora uno degli argomenti più caldi, e la sua velocità è una delle grandezze fisiche più importanti per comprendere la natura degli ammassi di galassie.

Gli autori di questo articolo hanno deciso di misurare la velocità in un luminoso ammasso di galassie a raggi X RX J1347.5-1145 di Chandra e ALMA. Il dottor Ueda ha aggiunto:"Certo, dobbiamo usare l'Osservatorio a raggi X Chandra e ALMA, perché solo questi due ci forniscono l'elevata risoluzione angolare richiesta dall'osservazione di ammassi di galassie distanti. Gli oggetti sono così piccoli nel cielo."

Il secondo autore di questo articolo, Prof. Tetsu Kitayama alla Toho University, dice, "Abbiamo stimato la velocità del gas in un ammasso di galassie distante combinando l'osservazione a raggi X e i dati dell'effetto Sunyaev-Zel'dovich (SZE), e risolvendo l'equazione di stato. Alla fine, abbiamo ottenuto prove osservative dirette della natura subsonica del moto oscillatorio in un ammasso di galassie a 4,8 miliardi di anni dalla Terra. Ciò significa che il movimento di sloshing è piuttosto dolce e quasi in equilibrio di pressione. Ci aspettiamo che tali misurazioni diventino possibili per un gran numero di ammassi di galassie una volta che i nuovi ricevitori ALMA Band 1, ora in costruzione sotto la guida di ASIAA, sono completati."

Dottor Keiichi Umetsu, un noto cosmologo e ricercatore di ASIAA, dice, "Comprendere lo stato fisico degli ammassi di galassie e il loro livello di equilibrio è essenziale non solo per la fisica degli ammassi di galassie, ma anche per studi di cosmologia, in quanto sono gli oggetti più massicci che si siano formati nell'universo. Questo studio offre una nuova finestra sul campo di velocità del gas negli ammassi di galassie. Da ora in poi, la nuova tecnica sviluppata dal team può aggiungere una nuova dimensione di osservabile per consentire agli astronomi di esplorare la natura e l'evoluzione degli ammassi di galassie".