Турбулентные движения горячего газа в скоплениях галактик.

Е.Чуразов, Р.Сюняев, А.Вихлинин

Цикл включает пять работ, в которых проводится теоретический и экспериментальный анализ наблюдательных проявлений хаотических движений горячего газа в скоплениях галактик.

                               Исследованы флуктуации поверхностной яркости рентгеновского излучения газа в одном из ярчайших скоплений галактик A1656/Coma. Рассчитан спектр мощности флуктуаций плотности в 3D. Характерная амплитуда флуктуаций плотности составляет ~5-10% на масштабах ~30-300 кпк. Получены ограничения на параметры движений газа.

                               Показано, что наличие пузырей релятивистской плазмы в горячем газе значительно увеличивает эффективность диссипации ударных и звуковых волн (дальнейшее развитие идеи, высказанной в работе Хайнца и Чуразова, 2005). Такая гетерогенная среда способна 'перехватить' заметную долю энергии звуковых волн, генерируемых сверхмассивными черными дырами в ядрах скоплений. 

                               Рассмотрена интересная задача о взрывах сверхновых типа Ia в пузырях релятивистской плазмы  в ядрах скоплений галактик. Специфика задачи состоит в ничтожной плотности и огромной скорости звука в среде, окружающей сверхновую. Фрагменты оболочки могут достигать границ пузыря и обогащать окружающий газ тяжелыми элементами. Дальнейшее перемещение обогащенного газа определяется динамикой пузырей, всплывающих под действием архимедовой силы.

                               Показано, что будущие измерения уширения рентгеновских спектральных линий в скоплениях галактик позволят напрямую исследовать структурную функцию турбулентных движений. Сравнение уширения и сдвига центра линии также позволят оценить форму спектра мощности поля скоростей. Современные обсерватории позволяют получать оценки скоростей движения газа, наблюдая эффект резонансного рассеяния. Эти оценки заметно варьируются от объекта к объекту, что свидетельствует о значительной переменности в амплитуде движений. Такая переменность связана с активностью сверхмассивных черных дыр в центрах галактик.

 

1.                         Churazov, E., Vikhlinin, A., Zhuravleva, I., Schekochihin, A., Parrish, I., Sunyaev, R., Forman, W., Bohringer, H., Randall, S., 2012, 'X-ray surface brightness and gas density fluctuations in the Coma cluster', Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 421, 1123-1135. 

 

2.                         Friedman, S.H., Heinz, S., Churazov, E., 2012, 'All Curled up: A Numerical Investigation of Shock-Bubble Interactions and the Role of Vortices in Heating Galaxy Clusters', The Astrophysical Journal 746, 112. 

 

3.                         Chugai, N.N., Churazov, E.M., Sunyaev, R.A., 2011, 'Type Ia supernovae and stellar winds in relativistic bubbles driven by active galactic nuclei', Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 414, 879-887. 

 

4.                         Zhuravleva, I., Churazov, E., Kravtsov, A., Sunyaev, R., 2012, 'Constraints on the ICM velocity power spectrum from the X-ray lines width and shift', Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 422, 2712-2724. 

5.                         de Plaa, J., Zhuravleva, I., Werner, N., Kaastra, J.S., Churazov, E., Smith, R.K., Raassen, A.J.J., Grange, Y.G., 2012, 'Estimating turbulent velocities in the elliptical galaxies NGC 5044 and NGC 5813', Astronomy and Astrophysics 539, A34.