Cụm thiên hà lạc vào cụm Coma và để lại đuôi lửa phía sau

Một tập hợp các hệ thiên hà đang hướng tới khu vực Coma, và trong quá trình này, chúng tạo ra một hiện tượng đuôi dài của khí siêu nóng. Các nhà thiên văn học đã xác nhận rằng đây là đuôi dài nhất từng được phát hiện sau một nhóm thiên hà, và thông qua nó, ta có thể hiểu sâu hơn về quá trình phát triển của các cụm thiên hà – những cấu trúc lớn nhất trong vũ trụ – và cách chúng trở nên vô cùng khổng lồ.

Các nhà thiên văn học đã sử dụng Đài quan sát tia X Chandra của NASA để nghiên cứu nhóm thiên hà NGC 4839. Những nhóm thiên hà này là tập hợp của khoảng 50 thiên hà hoặc ít hơn, được liên kết với nhau thông qua lực hấp dẫn. Cụm thiên hà thậm chí còn lớn hơn, có thể chứa hàng trăm hoặc hàng nghìn thiên hà riêng lẻ.

Cả cụm thiên hà và nhóm thiên hà đều được bao quanh bởi một lớp khí siêu nóng, được nghiên cứu chính xác nhất bằng tia X. Những mảng khí siêu nóng này, mặc dù rất mỏng và phân tán, chiếm một tỷ trọng đáng kể trong các nhóm và cụm thiên hà, và đóng vai trò quan trọng trong việc hiểu các hệ thống này.

NGC 4839 nằm gần mép của cụm thiên hà Coma, một trong những cụm thiên hà lớn nhất trong vũ trụ, cách chúng ta khoảng 340 triệu năm ánh sáng. Khi NGC 4839 di chuyển về phía trung tâm của cụm Coma, khí nóng trong nhóm thiên hà bị tách ra do va chạm với khí trong cụm. Kết quả là, một đuôi hình thành phía sau nhóm thiên hà.

Hình ảnh trái biểu diễn chế độ quan sát tia X của cụm thiên hà Coma, được chụp bởi XMM-Newton thuộc Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) (màu xanh lam), kết hợp với dữ liệu quang học từ Khảo sát bầu trời số Sloan (màu vàng). Nhóm thiên hà NGC 4839 nằm ở phía dưới bên phải của hình ảnh. Hình nhỏ bên phải là hình ảnh từ Chandra (màu tím) của khu vực được đánh dấu bởi hình vuông. Phần đầu của đuôi NGC 4839 nằm ở phía bên trái của hình ảnh Chandra và chứa thiên hà sáng nhất trong nhóm, cũng như có mật độ khí cao nhất. Đuôi kéo dài về phía bên phải. (Hình ảnh Chandra đã được xoay theo hướng bắc khoảng 30 độ theo chiều ngược với phương thẳng đứng.)

Tia X từ khí nóng ở vùng bên ngoài của cụm Coma – nơi mà NGC 4839 đang đi qua – quá mờ để có thể quan sát trong hình ảnh XMM hiển thị ở đây, tuy nhiên, nó được làm nổi bật trong hình ảnh bổ sung, chỉ dành riêng cho XMM. Khám phá hình ảnh này cho thấy sự trống rỗng giữa các hình ảnh riêng lẻ không có dữ liệu và các vùng tối nơi các nguồn tia X điểm đã được loại bỏ.

Thực tế, chiếc đuôi này có chiều dài 1,5 triệu năm ánh sáng, tương đương hàng trăm nghìn lần khoảng cách giữa Mặt trời và ngôi sao gần nhất, là một trong những đuôi dài nhất từng được quan sát phía sau một nhóm thiên hà.

Hiện tại, độ sáng của đuôi đang mang đến cho các nhà thiên văn học một cơ hội đặc biệt để nghiên cứu các đặc tính vật lý của khí trong đuôi trước khi nó hòa trộn với khí nóng trong cụm và trở nên quá mờ để quan sát. Cuối cùng, khí trong đuôi phía sau NGC 4839 sẽ hợp nhất với lượng khí nóng đã có trong cụm Coma.

Bằng việc sử dụng dữ liệu từ Chandra, các nhà nghiên cứu đã tiến hành phân tích khí trước nhóm thiên hà và phát hiện ra sự tồn tại của sóng xung kích. Sóng xung kích này tương tự như tiếng nổ siêu thanh từ máy bay phản lực siêu thanh và cho thấy rằng NGC 4839 đang di chuyển với vận tốc khoảng 3 triệu dặm một giờ qua cụm thiên hà. Vị trí của sóng xung kích được xác định trên phiên bản được chú thích của hình ảnh.

Ngoài ra, các nhà nghiên cứu đã điều tra sự hỗn loạn của khí trong đuôi. Sự hỗn loạn này tương tự như các chuyển động không khí không thường xuyên trong bầu khí quyển của chúng ta có thể gây ra sự gập ghềnh trên máy bay. Họ đã phát hiện một mức độ nhẹ của hỗn loạn, cho thấy khả năng dẫn nhiệt trong NGC 4839 là thấp.

Nghiên cứu cũng đã tìm thấy bằng chứng về sự tồn tại của cấu trúc đặc biệt được gọi là sự bất ổn Kelvin-Helmholtz trong một bên của đuôi. Các cấu trúc này đã được quan sát trong các môi trường khác nhau trong không gian và trên Trái đất, bao gồm cả hình dạng của đám mây. Chúng được tạo ra bởi sự chênh lệch về vận tốc giữa các lớp khí hoặc chất lỏng kề nhau. Sự xuất hiện của sự bất ổn Kelvin-Helmholtz trong NGC 4839 cho thấy rằng khí trong đuôi có từ trường yếu hoặc độ nhớt thấp (ví dụ, nước có độ nhớt thấp hơn mật ong). Vị trí của sự bất ổn Kelvin-Helmholtz được xác định trong một hình ảnh Chandra được ghi nhãn và phiên bản đã được xử lý để làm nổi bật các vùng trong hình ảnh với các đường viền sắc nét hơn.

Các nhà nghiên cứu xem xét các quan sát trước đó về NGC 4839 đã ước tính đuôi của nó dài ít nhất một triệu năm ánh sáng. Dữ liệu mới của Chandra cho thấy độ dài 1,5 triệu năm ánh sáng đang giữ kỷ lục mới. (Đuôi đằng sau ba nhóm thiên hà khác rơi vào cụm thiên hà dài từ 800.000 đến một triệu năm ánh sáng.)


Add Comment