امواج غول‌آسا در خوشه برساووش

*یک گروه بین‌المللی از دانشمندان با بهره از داده‌های رصدخانه‌ی پرتو X چاندرای ناسا و داده‌های رادیویی و شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای، موج گسترده‌ای را در خوشه‌ی کهکشانی برساووش یافته‌اند که تا ۲۰۰ هزار سال نوری گسترده شده، یعنی ۲ برابر پهنای کهکشان راه شیری.
یک موج به بزرگی ۲۰۰ هزار سال نوری دارد خوشه‌ی کهکشانی برساوش را در می‌نوردد. شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که در پی گذشتن یک خوشه‌ی کوچک‌تر از کنار خوشه‌ی برساووش، یک آشفتگی گرانشی در آن پدید آمد. این رویداد باعث شد گازهای سردتر مرکز خوشه‌ی برساووش یک مارپیچِ گسترده‌ی رو به گسترش بسازند که صدها میلیون سال دوام آورد. پنداشته می‌شود رویدادهای ادغام از این دست هر ۳ تا ۴ میلیارد سال یک بار در خوشه‌هایی مانند برساووش رخ می‌دهند. اگر ویدیو اینجا اجرا نشد می‌توانید آن را در کانال تلگرام یک ستاره در هفت آسمان ببینید. همچنین می‌توانید آن را در اندازه‌های بزرگ در تارنمای خود ناسا نیز دریافت کنید.

به گفته‌ی این پژوهشگران، این موج میلیاردها سال پیش و هنگامی پدید آمد که یک خوشه‌ی کهکشانی کوچک‌ از کنار خوشه‌ی برساووش گذشت و باعث شد ذخیره‌ی هنگفت گازهای آن پیرامون حجم غول‌آسایی از فضا به چرخش بیفتد.

استفن واکر، رهبر این گروه از مرکز پروازهای فضایی گودارد ناسا در گرین‌بلت مریلند می‌گوید: «برساووش یکی از پرجرم‌ترین خوشه‌های کهکشانی نزدیک، و یکی از درخشان‌ترین‌ها در طیف پرتو X است. موجی که ما شناسایی کرده‌ایم مربوط به گذر یک خوشه‌ی کوچک‌تر است، که نشان می‌دهد برهم‌کنش‌های ادغامی که این ساختارهای غول‌آسا را پدید آورده هنوز در جریانست.»

پژوهشنامه‌ای درین باره در شماره‌ی ژوئن ۲۰۱۷ ماهنامه‌ی انجمن سلطنتی اخترشناسی به چاپ رسیده و نگارش برخط آن نیز در دسترس است.

خوشه‌های کهکشانی بزرگ‌ترین ساختارهایی هستند که در جهان امروز توسط گرانش یکپارچه شده‌اند. خوشه‌ی کهکشانی برساووش با پهنای حدود ۱۱ میلیون سال نوری و فاصله‌ی حدود ۲۴۰ میلیون سال نوری از ما در صورت فلکی برساووش جای دارد و به همین دلیل این نام به آن داده شده. مانند همه‌ی خوشه‌های کهکشانی، بیشتر ماده‌ی دیدارپذیر درون آن به شکل گازهایی فراگیر با دمای میلیون‌ها درجه است؛ این گازها به اندازه‌ای داغند که تنها پرتوهای X می‌گسیلند.

داده‌های چاندرا انواع ساختارها را در این گاز آشکار کرده، از حباب‌های گسترده‌ای که ابرسیاهچاله‌ی کهکشان مرکزی خوشه (ان‌جی‌سی ۱۲۷۵) درست کرده تا یک ساختار شگفت‌انگیزِ کاو (مقعر) که به نام "خلیج" (bay) خوانده شده.
این تصویر پرتو از خوشه‌ی کهکشانی برساووش با بهره از داده‌هایی که رصدخانه‌ی چاندرا در ۱۶ روز گرد آورده بود درست شده. پژوهشگران سپس با فیلتر کردن داده‌ها، لبه‌ها را آشکارتر کردند تا جزییات کوچک‌تر بهتر نمایان شود. موج غول‌آسایی که تازه یافته شده و دارد گازها را در می‌نوردد با بیضی سفید نشان داده شده. این تصویر در اندازه‌ی بزرگ‌تر

شکل کاو خلیج نمی‌توانسته به دلیل حباب‌هایی که ابرسیاهچاله درست کرده بوده پدید آمده باشد. داده‌های رادیویی که از آرایه‌ی بسیار بزرگ کارل جی. جانسکی در مرکز نیومکزیکو به دست آمده نشان می‌دهد که این ساختار خلیج بر خلاف چیزی که دانشمندان از ساختارهای مربوط به فعالیت ابرسیاهچاله انتظار دارند، هیچ پرتویی نمی‌گسیلد. همچنین، در مدل‌های استاندارد گازهای گردان، به طور معمول ساختارهایی پدید می‌آید که رو به سمت دیگری کمانه می‌زنند.

واکر و گروهش برای بررسی این خلیج به سراغ داده‌های موجود چاندرا از خوشه‌ی برساووش رفتند. آنها روی هم رفته داده‌های پُروضوحی که در مدت ۱۰.۴ روز به دست آمده بود را با داده‌های میدان گسترده‌ای که به مدت ۵.۸ روز در انرژی‌های میان ۷۰۰ تا ۷۰۰۰ الکترون ولت به دست آمده بود آمیختند. سپس با فیلتر داده‌های چاندرا، لبه‌های ساختارها را واضح‌تر کرده و جزییات کوچک را نمایان ساختند.

پس از آن، تصویر برساووش با لبه‌های واضح شده را با شبیه‌سازی‌های رایانه ای از ادغام خوشه‌های کهکشانی مقایسه کردند؛ این شبیه‌سازی‌ها توسط جان روهون، اخترفیزیکدان مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونیان در کمبریج ماساچوست و بر روی ابررایانه‌ی پلیادس ناسا انجام شده بود. خود زوهون در این پژوهش شرکت نداشت ولی شبیه‌سازی‌هایش را روی یک کاتالوگ برخط گرد آورد تا به اخترشناسان در بررسی خوشه‌های کهکشانی کمک کند.

زوهون می‌گوید: «ادغام خوشه‌های کهکشانی نماینده آخرین گام پیدایش ساختارها در کیهانند. شبیه‌سازی‌های هیدرودینامیکی از ادغام خوشه‌ها به ما اجازه می‌دهد ویژگی‌های درون گاز داغ را پدید آوریم و پارامترهای فیزیکی، مانند میدان مغناطیسی را بسنجیم. سپس می‌توانیم برای همخوان کردن ویژگی‌های دقیق ساختارهایی که در پرتوی X می‌بینیم تلاش کنیم.»

یکی از شبیه‌سازی‌ها به نظر می‌رسید پیدایش این خلیج را توضیح می‌دهد. در این شبیه‌سازی، گازهای درون یک خوشه‌ی بزرگ همسان با برساووش به دو جزء بخش شد: یک منطقه‌ی مرکزی "سرد" با دماهایی حدود ۳۰ میلیون درجه‌ی سلسیوس، و محیط پیرامونش با گازهای سه برابر داغ‌تر. سپس یک خوشه‌ی کهکشانی کوچک‌تر به جرم حدود هزار برابر راه شیری از حاشیه‌ی خوشه‌ی بزرگ‌تر، از فاصله‌ی حدود ۶۵۰ هزار سال نوری مرکز آن گذشت.
این پویانمایی دو دیدگاه گوناگون از گازهای داغ درون خوشه‌ی برساووش را نشان می‌دهد. دیدگاه نخست، بهترین نمای چاندرا از گازهای داغ مرکز خوشه‌ی برساووش است که در آن، رنگ‌های سرخ، سبز، و آبی به ترتیب داده‌های پرتو‌های X کم‌انرژی تا پرانرژی را نشان می‌دهند. تصویر بزرگ‌تر، داده‌های بیشتر دریک میدان دید گسترده‌تر را در بر دارد. این تصویربه طور ویژه پردازش شده تا پادسانی (کنتراست) لبه‌ها افزایش یابد و ساختارهای کوچک درون گاز آشکار شوند. این موج همان ساختاریست که نزدیک پایین خوشه، حدود جایگاه ساعت ۷ رو به بالا خمیده شده. بزرگی این پویانمایی ۵.۴ مگابایت است. برای دریافت آن شکیبا باشید

گذر این خوشه‌ی کوچک یک آشفتگی گرانشی پدید آورد که گازهای خوشه‌ی بزرگ را مانند خامه‌ای که در فنجان قهوه به هم زده شود به آشوب انداخت و مارپیچ رو به گسترشی از گازهای سرد پدید آورد. پس از حدود ۲.۵ میلیارد سال، هنگامی که این گازها تا فاصله‌ی ۵۰۰ هزار سال نوری مرکز رسیده بودند، موج‌ و پیچ و تاب‌های گسترده‌ای پدید آمد که تا پیش از ناپدید شدن، صدها میلیون سال دیگر در آن می‌چرخند.

این موج‌ها نمونه‌های غول‌آسای امواج کلوین-هلمهولتز هستند که در اثر اختلاف سرعت در مرز میان دو شاره پدید می‌آیند، مانند وزش باد روی آب. چنین موج‌هایی در اقیانوس‌ها، در ابرهای زمین و دیگر سیاره‌ها، در پلاسمای نزدیک زمین، و حتی در خورشید پدید می‌آیند. [نمونه‌ی زمینی: * ابرهای ونگوگ در آسمان نروژ]

واکر می‌گوید: «به نظر ما این ساختار خلیجی که در خوشه‌ی برساووش می‌بینیم بخشی از یک موج کلوین-هلمهولتز است -شاید بزرگ‌ترین نمونه‌ای که تاکنون شناسایی شده- که به روشی بسیار همانند چیزی که شبیه‌سازی می‌گوید درست شده. ما چنین ساختارهایی را در دو خوشه‌ی دیگر نیز شناسایی کرده‌ایم، خوشه‌های قنطورس و آبل ۱۷۹۵

این پژوهشگران همچنین دریافتند که اندازه‌ی این موج‌ها با شدت میدان مغناطیسی خوشه رابطه دارد. اگر میدان بسیار ضعیف باشد، موج‌ها بسیار بزرگ‌تر از چیزی که می‌بینیم می‌شوند. اگر بسیار نیرومند باشد، اصلا شکل نمی‌گیرند. این پژوهش به اخترشناسان اجازه داد تا میدان مغناطیسی میانگین در کل حجم این خوشه‌ها را بررسی کنند، سنجشی که از هیچ راه دیگری امکان‌پذیر نیست.

--------------------------------------------
کانال تلگرام یک ستاره در هفت آسمان:

واژه نامه:
NASA - Chandra X-ray Observatory - radio - computer simulation - Perseus galaxy cluster - Milky Way galaxy - galaxy cluster - X-rays - Stephen Walker - Goddard Space Flight Center - Greenbelt - Maryland - Monthly Notices of the Royal Astronomical Society - constellation - supermassive black hole - NGC 1275 - bay - Karl G. Jansky Very Large Array - New Mexico - electron volt - John ZuHone - Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics - Cambridge - Massachusetts - Pleiades supercomputer - Advanced Supercomputing Division - Ames Research Center - Silicon Valley - California - Hydrodynamic - magnetic field - Kelvin-Helmholtz wave - fluid - Earth - planet - plasma - Earth - sun - Centaurus - Abell 1795

منبع: nasa

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه