Galaktyczna kolizja pod lupą naukowców

"Podobnie jak śledczy, ustalający przyczyny wypadku drogowego, my możemy użyć obserwacji kosmicznego karambolu do zrekonstruowania wydarzeń, które trwały nawet setki milionów lat" - powiedział Julian Merten, jeden z naukowców badających gromadę Pandora. "Dzięki tej wiedzy możemy określić w jaki sposób formują się struktury we wszechświecie i jak podczas zderzeń oddziałują ze sobą różne typy materii" - dodał astronom.

"Wiele ze zjawisk wywołanych przez kolizję nigdy wcześniej nie było obserwowanych. Są one tak różne i dziwne, że Pandora jest jak najbardziej odpowiednią nazwą" - powiedział Renato Dupne, inny członek zespołu.

Gromady Abell 2744 nigdy wcześniej nie udało się zbadać tak dokładnie jak teraz. Wykorzystano dane z należącego do Europejskiego Obserwatorium Południowego instrumentu VLT (ang. Very Large Telescope), japońskiego Teleskopu Subaru, Kosmicznego Teleskopu Hubble'a (NASA / ESA) oraz Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra (NASA).

Galaktyki w gromadzie można dostrzec na zdjęciach z VLT i Hubble'a. Mimo, że są jasne, odpowiadają jedynie za 5 proc. masy gromady. Resztę stanowi gaz (około 20 proc.), który jest tak gorący, że świeci jedynie w promieniowaniu rentgenowskim oraz ciemna materia (około 75 proc.), która jest całkowicie niewidzialna. Aby zrozumieć co zaszło podczas zderzenia zespół astronomów musiał wykonać mapę rozmieszczenia wszystkich trzech typów materii.

Ciemna materia jest szczególnie trudna do uchwycenia, gdyż nie emituje, nie absorbuje, ani nie odbija światła (stąd jej nazwa). Swoją obecność ujawnia jedynie poprzez oddziaływanie grawitacyjne. Aby precyzyjnie określić jej rozmieszczenie, naukowcy skorzystali ze zjawiska zwanego soczewkowaniem grawitacyjnym. Polega ono na zakrzywianiu promieni świetlnych od odległych galaktyk, gdy ich światło przechodzi przez pola grawitacyjne występujące w gromadzie. Efektem jest seria zniekształceń obrazów galaktyk tła na zdjęciach z VLT i Hubble'a. Dzięki starannej analizie tych zniekształceń było możliwe wykonanie dokładnej mapy rozmieszczenia ukrytej masy - ciemnej materii.

Odnalezienie gorącego gazu w gromadzie było łatwiejsze, gdyż obserwatorium rentgenowskiego Chandra widzi je bezpośrednio. Obserwacje te są nie tylko niezbędne do ustalenia gdzie znajduje się gaz, ale ujawniają także kąty i prędkości z jakimi połączyły się poszczególne składniki gromady.

"Abell 2744 wydaje się być uformowana z czterech różnych gromad uwikłanych w serię kolizji, które rozgrywały się w okresie około 350 milionów lat. Skomplikowane i nierówne rozmieszczenie różnych typów materii jest w tym wypadku fascynujące" - powiedział Dan Coe, kolejny z astronomów biorących udział w badaniach.

Naukowcy doszli do wniosku, że skomplikowane zderzenie najprawdopodobniej odseparowało część gorącego gazu i ciemnej materii, tak że teraz znajdują się w pewnym oddaleniu od siebie i od widzialnych galaktyk.

Gromada Pandora ujawniła też kilka zjawisk, których nigdy wcześniej nie obserwowano w tego typu systemach.

W pobliżu jądra gromady znajduje się "pocisk", w którym gaz jednej z gromad zderzył się z gazem pochodzącym z innej, wytwarzając falę uderzeniową. Natomiast ciemna materia przetrwała kolizję zupełnie nienaruszona. Ten efekt obserwowano w zaledwie kilku zderzeniach gromad galaktyk, w tym w oryginalnej "gromadzie Pocisk".

W innej części gromady odnaleziono galaktyki i ciemną materię, ale bez gorącego gazu. Astronomowie przypuszczają, że mógł on zostać wyrzucony podczas zderzenia, pozostawiając jedynie słaby ślad.

Jeszcze rzadsze cechy wykazują zewnętrzne części gromady. Jeden z obszarów zawiera dużo ciemnej materii, ale brak w nim jasnych galaktyk lub gorącego gazu. Odosobniony obłok gazu został wyrzucony i poprzedza związaną z nim ciemną materię, zamiast za nią podążać. Ta zagadkowa konfiguracja może dać astronomom wskazówki na temat tego, jak zachowuje się ciemna materia i jak różne składniki wszechświata oddziałują ze sobą.

Gromady galaktyk należą do największych struktur w kosmosie, zawierają biliony gwiazd. Poznanie sposobu, w jaki powstają i rozwijają się poprzez powtarzające się kolizje, może pomóc w zrozumieniu budowy wielkoskalowego wszechświata. Astronomowie zapowiadają dalsze badania gromady Pandora, która jest uznawana za najbardziej złożonego i fascynującego mergera jaki zaobserwowano do tej pory.(PAP)