Un nuovo studio mostra una profonda connessione tra alcuni degli eventi più grandi ed energetici dell'universo e quelli molto più piccoli e più deboli alimentati dal nostro Sole.

I risultati provengono da una lunga osservazione con l'Osservatorio a raggi X Chandra della NASA di Abell 2146, una coppia di ammassi di galassie in collisione situati a circa 2,8 miliardi di anni luce dalla Terra. Il nuovo studio è stato condotto da Helen Russell della School of Physics and Astronomy dell'Università di Nottingham.

Gli ammassi di galassie contengono centinaia di galassie ed enormi quantità di gas caldo e materia oscura e sono tra le strutture più grandi dell'universo. Le collisioni tra gli ammassi di galassie rilasciano enormi quantità di energia diversa da qualsiasi altra cosa osservata dal big bang e forniscono agli scienziati laboratori di fisica che non sono disponibili qui sulla Terra.

Nell'immagine composita sopra di Abell 2146, i dati dei raggi X Chandra (viola) mostrano gas caldo e i dati ottici del telescopio Subaru mostrano le galassie (rosse e bianche). Un grappolo (etichettato n. 2) si sta muovendo verso il basso a sinistra nella direzione mostrata e attraversa l'altro grappolo (n. 1). Il gas caldo nel primo emette un'onda d'urto, come un boom sonico generato da un jet supersonico, mentre si scontra con il gas caldo nell'altro ammasso.

L'onda d'urto è lunga circa 1,6 milioni di anni luce ed è più facilmente visibile in una versione dell'immagine a raggi X che è stata elaborata per enfatizzare le caratteristiche nitide. Sono etichettati anche il nucleo centrale del gas caldo nel cluster n. 2 e la coda di gas che ha lasciato. Dietro la collisione si vede una seconda onda d'urto di dimensioni simili. Chiamato "shock a monte", caratteristiche come questa derivano dalla complessa interazione del gas estratto dal cluster in caduta e dal gas del cluster circostante. Viene anche etichettata la galassia più brillante e massiccia di ogni ammasso.

Le onde d'urto come quelle generate da un jet supersonico sono shock collisionali, che coinvolgono collisioni dirette tra le particelle. Nell'atmosfera terrestre vicino al livello del mare, le particelle di gas in genere viaggiano solo per circa 4 milionesimi di pollice prima di entrare in collisione con un'altra particella.

Al contrario, negli ammassi di galassie e nel vento solare - flussi di particelle allontanati dal Sole - le collisioni dirette tra le particelle si verificano troppo raramente per produrre onde d'urto perché il gas è così diffuso, con una densità incredibilmente bassa. Ad esempio, negli ammassi di galassie le particelle in genere devono viaggiare da 30.000 a 50.000 anni luce prima di entrare in collisione. Invece, gli shock in questi ambienti cosmici sono "senza collisioni", generati dalle interazioni tra particelle cariche e campi magnetici

Chandra osservò Abell 2146 per un totale di circa 23 giorni, fornendo l'immagine a raggi X più profonda mai ottenuta dei fronti d'urto in un ammasso di galassie. I due fronti d'urto in Abell 2146 sono tra i fronti d'urto più luminosi e chiari conosciuti tra gli ammassi di galassie.

Helen ha commentato che "Ho rilevato per la prima volta questi fronti di shock in una precedente, breve osservazione di Chandra quando ero uno studente di dottorato. È stata una scoperta emozionante e un viaggio fantastico verso questa osservazione profonda e legacy che ha rivelato la struttura dello shock dettagliata". /P>

Usando questi potenti dati, Russell e il suo team hanno studiato la temperatura del gas dietro le onde d'urto in Abell 2146. Hanno mostrato che gli elettroni sono stati principalmente riscaldati dalla compressione del gas dallo shock, un effetto simile a quello visto nel vento solare. Il resto del riscaldamento è avvenuto per collisioni tra le particelle. Poiché il gas è così diffuso, questo riscaldamento aggiuntivo è avvenuto lentamente, per circa 200 milioni di anni.

Chandra crea immagini così nitide che può effettivamente misurare quanto i movimenti casuali del gas stanno offuscando il fronte d'urto che dalla teoria dovrebbe essere molto più ristretto. Per questo cluster, misurano i movimenti casuali del gas di circa 650.000 miglia orarie.

Le onde d'urto senza collisione sono importanti in molti altri campi di ricerca. Ad esempio, la radiazione prodotta dalle scosse del vento solare può avere un impatto negativo sul funzionamento dei veicoli spaziali, nonché sulla sicurezza degli esseri umani nello spazio.

Un documento che descrive questi risultati è stato accettato da The Monthly Notice of the Royal Astronomical Society . + Esplora ulteriormente

Immagini dettagliate di un'onda d'urto che si estende per 6,5 milioni di anni luce