Uluslararası bir araştırma ekibi, birleşen bir gökada kümesindeki bir şok dalgasının boyutunu ve birleştirme hızını başarılı bir şekilde tahmin etti ve salınan enerjinin 2,3 × 1038 W olduğunu buldu. Bu başarı, gök cisimlerinin karmaşık ölçümlerini kolaylaştıran yakın tarihli bir küme çarpışmasından yararlanılarak mümkün oldu. (Sanatçının konsepti.)
Nagoya Üniversitesi/KMI’dan Doçent Kazuhiro Nakazawa ve Fen Bilimleri Enstitüsünde doktora öğrencisi Yuki Omiya liderliğindeki bir araştırma ekibi, galaksi kümelerini anlamada önemli ilerlemeler kaydetti. Japonya Ulusal Astronomik Gözlemevi, Tokyo Bilim Üniversitesi, Hiroşima Üniversitesi, Saitama Üniversitesi, JAXA Uzay ve Uzay Bilimleri Enstitüsü, Tokyo Metropolitan Üniversitesi, Hollanda Uzay Bilimleri Enstitüsü ve Toho Üniversitesi gibi saygın kurumlarla işbirliği yaparak, yakın birleşen gökada kümesi CIZA J1358.9-4750’de yeni doğmuş bir şok dalgasının boyutlarını ve birleşme hızını tahmin etmede başarılı oldular. Bu çaba, aynı zamanda, 2,3 × 1038 W gibi şaşırtıcı bir enerjiyle salınan enerjiyi ölçmelerine olanak sağladı. Bu araştırmanın verileri, Avrupa X-ışını astronomi uydusu XMM-Newton’dan elde edildi.
Kısa bir süre önce birleşen gökada kümesi CIZA J1358.9-4750. Kredi: Nagoya Üniversitesi
Galaksi Kümeleri ve Önemi
Evrendeki kendi kendine yerçekimine sahip en büyük nesneler olarak bilinen galaksi kümeleri, çok geniş bir yüksek sıcaklık gazına ev sahipliği yapar. Bu gaz parlak X-ışınları yayarak bu kümeleri görünür kılar. Bu devasa kümeler birleştiğinde, 3 milyon ışıkyılı karelik bir alanı kapsayan bir şok dalgası oluşturan, eşi benzeri olmayan büyüklükte bir astronomik olayla sonuçlanır.
Yakın zamanda birleşen gökada kümesi CIZA1359’un X-ışın yoğunluğu (solda) ve sıcaklığının (sağda) görüntüleri. Kredi: Nagoya Üniversitesi
Astronomi Nesnelerinin Karmaşık Ölçümü
Genellikle astronomide, gök cisimlerinin derinliğini ölçmek önemli bir zorluk teşkil eder. Ancak bu çalışmada ekip, iki kümenin son çarpışmasından yararlanarak bu zorluğun üstesinden geldi. Bu olay, kümelerin orijinal şekli hakkında makul tahminler yapmayı mümkün kıldı. Bu tahminleri kullanarak, yüksek sıcaklıktaki gazın sıcaklık dağılımını analiz ederek şok cephesinin hızını belirlediler. Ardından, şok cephesinde ısıya, parçacık ivmesine ve manyetik alan artışına dönüştürülen kinetik enerjinin miktarını hesaplamak için bu değeri kümelerin uzunluğu, genişliği ve derinliği ile çarptılar.
Bu araştırma, Publications of the Astronomical Society of Japan’ın (PASJ) Şubat 2023 sayısında yayınlandı. İlgili bir makalede, Kurahara ve ark. (PASJ, Aralık 2022), şok cephesi etrafındaki hızlandırılmış elektronlar ve güçlendirilmiş manyetik alanlar tarafından “senkrotron radyo emisyonunu” keşfetti. Parlaklığının ~3,5 × 1033 W olduğu tahmin ediliyor. Bu sonuçlar bize yaklaşık 10-5’lik bir dönüşüm verimliliği veriyor.
Dönüşüm verimliliğinin dağılımını anlamak, küme birleşmesi sırasındaki en büyük şok dalgası altında neler olduğunu netleştirmemize yardımcı olacaktır.
Referans: “XMM-Newton view of the shockheat in an erken birleşen küme, CIZA J1358.9−4750”, Yuki Omiya, Kazuhir o Nakazawa, Kyoko Matsushita, Shogo B Kobayashi, Nobuhiro Okabe, Kosuke Sato, Takayuki Tamura, Yutaka Fujita, Liyi Gu, Tetsu Kitayama, Takuya Akahori, Kohei Kurahara ve Tomohiro Yamaguchi, 1 Aralık 2022, Publications of the Astronomical Society of Japan.
DOI: 10.1093/pasj/psac 087