Chorros de partículas de alta energía desde el agujero negro en la galaxia más brillante

Redacción | 06/05/2021

Las estructuras de chorro dobladas emitidas por MRC 0600-399 observadas por el radiotelescopio MeerKAT (izquierda) están bien reproducidas por la simulación realizada en ATERUI II (derecha) - CHIBUEZE, SAKEMI, OHMURA ET AL. (MEERKAT IMAGE)

Chorros de partículas de alta energía desde el agujero negro en la galaxia más brillante en cúmulos de galaxias pueden usarse para mapear la estructura de campos magnéticos invisibles entre cúmulos.

Este hallazgo, resultado de nuevas observaciones y simulaciones, proporciona a los astrónomos una nueva herramienta para investigar aspectos previamente inexplorados de cúmulos de galaxias.

A medida que los cúmulos de galaxias crecen a través de colisiones con la materia circundante, crean golpes de arco y estelas en su plasma diluido. El movimiento del plasma inducido por estas actividades puede cubrir capas magnéticas intra-cúmulo, formando paredes virtuales de fuerza magnética.

Sin embargo, estas capas magnéticas solo se pueden observar indirectamente cuando algo interactúa con ellas. Debido a que es simplemente difícil identificar tales interacciones, la naturaleza de los campos magnéticos intra-racimo sigue siendo poco conocida. Es muy deseable un nuevo enfoque para mapear / caracterizar capas magnéticas.

Un equipo internacional de astrónomos, incluido Haruka Sakemi, estudiante de posgrado de la Universidad de Kyushu (ahora investigador del Observatorio Astronómico Nacional de Japón, NAOJ), utilizó el radiotelescopio MeerKAT ubicado en el desierto de Karoo del norte de Sudáfrica para observar una galaxia brillante en el cúmulo de galaxias en fusión Abell 3376 conocido como MRC 0600-399. Publican resultados en Nature.

Ubicado a más de 600 millones de años luz de distancia en la dirección de la constelación de Columba, se sabe que MRC 0600-399 tiene estructuras de chorro inusuales dobladas en ángulos de 90 grados. Las observaciones de rayos X anteriores revelaron que MRC 0600-399 es el núcleo de un subgrupo que penetra en el cúmulo principal de galaxias, lo que indica la presencia de fuertes capas magnéticas en el límite entre el cúmulo principal y los subgrupos. Estas características hacen de MRC 0600-399 un laboratorio ideal para investigar interacciones entre chorros y fuertes capas magnéticas.

Las observaciones de MeerKAT revelaron detalles sin precedentes de los chorros, lo más sorprendente, una estructura débil de 'doble guadaña' que se extiende en la dirección opuesta a los puntos de flexión y crea una forma de "T". Estos nuevos detalles muestran que, como una corriente de agua golpeando un cristal, se trata de una colisión muy caótica. Se requieren simulaciones por computadora dedicadas para explicar la morfología del chorro observada y las posibles configuraciones del campo magnético.

Takumi Ohmura, un estudiante graduado de la Universidad de Kyushu (ahora investigador en el Instituto de Investigación de Rayos Cósmicos de la Universidad de Tokio, ICRR), del equipo realizó simulaciones en la supercomputadora ATERUI II de NAOJ, la computadora más poderosa del mundo dedicada a cálculos astronómicos. Las simulaciones asumieron un fuerte campo magnético en forma de arco, descuidando detalles desordenados como la turbulencia y el movimiento de la galaxia.

Este modelo simple proporciona una buena coincidencia con las observaciones, lo que indica que el patrón magnético utilizado en la simulación refleja la intensidad y la estructura reales del campo magnético alrededor del MRC 0600-399. Más importante aún, demuestra que las simulaciones pueden representar con éxito la física subyacente para que puedan usarse en otros objetos para caracterizar estructuras de campo magnético más complejas en cúmulos de galaxias. Esto proporciona a los astrónomos una nueva forma de comprender el Universo magnetizado y una herramienta para analizar los datos de mayor calidad de futuros observatorios de radio como el SKA (Square Kilometer Array).

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