Chandra ziet een 1,6 miljoen lichtjaar lange schokgolf in Abell 2146

Abell 2146 is een paar botsende clusters van sterrenstelsels die ongeveer 2,8 miljard lichtjaar van ons zijn verwijderd in de richting van het sterrenbeeld Draak – Draco.

Het hete gas in Abell 2146
In deze compositieopname van Abell 2146 toont de Chandra röntgendata het hete gas in paars en de optische gegevens van de Subaru telescoop tonen de sterrenstelsels in rood en wit. Credit: NASA / CXC / University of Nottingham / Russell et al. / NAOJ / Subaru Telescope.

Clusters bestaan uit duizenden sterrenstelsels van alle leeftijden, vormen en groottes en ze behoren tot de grootste structuren in het heelal. Ze hebben typisch een massa van ongeveer een miljoen * miljard zonsmassa.

Botsingen tussen clusters van sterrenstelsels produceren enorme hoeveelheden energie die sinds de Oerknal niet meer zijn gezien en bieden astrofysici laboratoria die hier op Aarde niet beschikbaar zijn.

Met behulp van de Chandra röntgentelescoop hebben astronomen Helen Russell en collega’s van de Universiteit van Nottingham de botsende clusters Abell 2146 in totaal ongeveer 23 dagen waargenomen. Dit heeft het diepste röntgenbeeld van schokfronten in een fusie van clusters van sterrenstelsels opgeleverd.

De twee schokfronten in Abell 2146 behoren tot de helderste en duidelijkste schokfronten die bekend zijn onder clusters van sterrenstelsels.

Met behulp van deze krachtige gegevens bestudeerden de onderzoekers de gastemperatuur achter de schokgolven in Abell 2146.

Ze toonden aan dat elektronen voornamelijk zijn verwarmd door compressie van gas door de schok, een effect zoals dat wordt waargenomen in de zonnewind. De rest van de verwarming vindt plaats door botsingen tussen deeltjes.

Omdat het gas zo diffuus is vond deze bijverwarming langzaam plaats, over een periode van ongeveer 200 miljoen jaar.

De afbeeldingen die Chandra maakt zijn zo scherp dat men daadwerkelijk kan meten hoeveel willekeurige gasbewegingen het schokfront vertroebelen dat volgens de theorie veel smaller zou moeten zijn

In Abell 2146 mat de telescoop willekeurige gasbewegingen van ongeveer 1 miljoen kilometer per uur.

In een samengesteld beeld van Abell 2146 is te zien dat een cluster naar links beneden beweegt en door de andere cluster heen ploegt.

Het hete gas in de eerste cluster duwt een schokgolf van 1,6 lichtjaar lang uit, zoals een sonische knal die wordt gegenereerd door een supersonisch vliegtuig, terwijl het botst met het hete gas in de andere cluster.

Achter de botsing is een tweede schokgolf zichtbaar van vergelijkbare grootte. Dit wordt de stroomopwaartse schok genoemd en dit soort kenmerken komen voort uit het complexe samenspel van gestript gas uit het invallende cluster en het omringende clustergas.

Schokgolven zoals die worden gegenereerd door de botsingsschokken van een supersonische jet, met directe botsingen tussen deeltjes.

In de atmosfeer van de Aarde nabij zeeniveau reizen gasdeeltjes meestal slechts ongeveer 4miljoenste van een cm voordat ze met een ander deeltje in botsing komen.

Omgekeerd komen in clusters van sterrenstelsels en in de zonnewind directe botsingen tussen deeltjes zelden voor om schokgolven te produceren. Dit komt omdat het gas erg diffuus is met een ongelooflijk lage dichtheid.

Het artikel van het team is gepubliceerd in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Artikel: H.R. Russell et al. The structure of cluster merger shocks: Turbulent width and the electron heating timescale. MNRAS, published online May 17, 2022.

Eerste publicatie: 11 juni 2022
Bron: Sci-News