Кластер галактик є найбільшими об’єктами у Всесвіті, об’єднаними гравітацією, і складаються з тисяч окремих галактик та величезних резервуарів надгарячого газу, що випромінює рентгенівське випромінювання. Маса цього гарячого газу зазвичай в п’ять разів перевищує загальну масу всіх галактик у кластерах. Вражаюче, що 80% маси кластерів забезпечується темною матерією, що робить ці космічні гіганти не лише маркерами для галактик, зірок і чорних дір, а й важливими свідками еволюції й розвитку самої Всесвіту.
Не дивно, що космічний телескоп Chandra регулярно спостерігає за кластером галактик протягом усього часу своєї місії. Завдяки рентгенівському зору Chandra вдається побачити величезні запаси гарячого газу в кластерах з температурою до 100 мільйонів градусів, що дозволяє скласти уявлення про активність у цих структурах, як минулу, так і сучасну.
Багато з кластерів галактик мають у своїх центрах супермасивні чорні діри, що періодично викидають потужні енергійні викиди. Ці вибухи генерують джети, видимі в радіохвильовій зоні, які надувають бульбашки, наповнені енергією, переносити цю енергію на навколишній газ. У зображеннях Chandra виявлено безліч інших структур, що сформувались під час цих викидів, включаючи гачки, кільця, дуги та крила. Проте зовнішній вигляд не завжди дає уявлення про природу цих структур.
Дослідження галактичних кластерів
Для розв’язання цієї проблеми астрономи розробили нову техніку обробки зображень, що дозволяє значно деталіше аналізувати рентгенівські дані. Цю техніку вони назвали «X-арифметика». Раніше вчені могли лише частково визначити природу структур, вивчаючи енергію рентгенівського випромінювання в різних спектрах. Тепер, застосовуючи X-арифметику до 15 кластерів галактик, дослідники отримали нові інструменти для глибшого розуміння фізичних процесів у цих величезних космічних утвореннях.
Нова публікація аналізує, як ці структури виглядають в різних частинах рентгенівського спектра. Розділяючи дані Chandra на рентгенівське випромінювання з низькою та високою енергією, дослідники змогли класифікувати їх на три чіткі типи, кожен з яких має свій колір: рожевий для звукових хвиль та слабких ударних фронтів, жовтий для бульбашок, створених джетами, і синій для охолоджуючого або повільно рухомого газу. Отримані зображення, «розфарбовані» відповідно до природи кожної структури, пропонують новий спосіб інтерпретації складних наслідків активності чорних дір, використовуючи лише рентгенівські дані.
У новій збірці зображень представлені центральні регіони п’яти кластерів: MS 0735+7421, кластер Персея, M87 у діві якому ранжовані за першим, а також Abell 2052 і Cygnus A в другому ряду. Хоча ці об’єкти вже були доступні для громадськості через Chandra, вперше вдалося застосувати цю спеціальну техніку. Новий підхід підкреслює важливі відмінності між кластерами і групами галактик.
Кластери галактик демонструють наявність великих областей охолоджуючого або повільно рухомого газу поблизу своїх центрів, в той час як групи галактик характеризуються наявністю численних ударних фронтів і меншою кількістю охолоджуючого газу. Це протиставлення свідчить про те, що зворотний зв’язок чорних дір має більш виражений вплив у групах галактик, можливо, через менш потужну гравітацію, яка утримує ці структури.
Запитання щодо викидів чорних дір залишаються відкритими, зокрема, чи можуть ці вибухи регулювати охолодження гарячого газу і впливати на формування зір. Використання нового методу обробки даних X-арифметика наближає науковців до розуміння впливу чорних дір на масштаби Всесвіту.
