19.06.2019 17:35
Аналитика.
Просмотров всего: 5629; сегодня: 1.

Вязкость межгалактической плазмы оказалась на порядки ниже ожидаемой

Вязкость межгалактической плазмы оказалась на порядки ниже ожидаемой

Астрофизики измерили распределение плотности горячего газа в скоплениях галактик и нашли в нем мелкомасштабные возмущения. Это означает, что вязкость данного вещества на порядки меньше ожидаемых величин, а сама среда подвержена турбулентности на относительно небольшом масштабе, сообщает N+1 со ссылкой на журнал Nature Astronomy.

Скопления и сверхскопления галактик — основной элемент крупномасштабной структуры Вселенной. Они состоят из трех основных компонентов: самих галактик, окружающего их газа и темной материи, причем на галактики приходится наименьшая доля массы. Газ скоплений суммарно весит в разы больше галактик, характеризуется чрезвычайно малой плотностью, но высокой температурой на уровне миллионов градусов, благодаря чему хорошо виден в рентгеновском диапазоне.

Свойства газа в скоплениях не позволяют воспроизвести его в лаборатории. В частности, длина свободного пробега, то есть расстояние, которое частицы в среднем преодолевают между последовательными взаимодействиями друг с другом, достигает десятков килопарсек. В то же время это один из основных параметров среды, определяющий ее поведение. Также в случае скоплений галактик нельзя пренебрегать влиянием слабого, но крупномасштабного магнитного поля. В связи с этим связанные с явлениями переноса величины, такие как вязкость и теплопроводность, в случае межгалактической плазмы известны весьма не точно.

Коллектив астрономов с участием российских ученых решил экспериментально определить свойства межгалактической среды на самом мелком доступном для регистрации масштабе и сравнить их с численным моделированием. Для этого авторы наблюдали относительно близкое скопление галактик в созвездии Волос Вероники (скопление Кома), расположенное на расстоянии около 100 мегапарсек, при помощи орбитального рентгеновского телескопа «Чандра». Для поиска небольших вариаций яркости газа экспозиция составила 12 дней.

Предшествующие исследования показали, что газ в данном скоплении разогрет до температуры около 90 миллионов кельвин и возмущен слияниями с меньшими группами галактик в относительно недавнем прошлом. Наблюдения в радиодиапазоне показали наличие протяженного источника нетеплового излучения, которое может быть объяснено свечением заряженных частиц, ускоренных магнитным полем. В таком случае его индукция должна составлять несколько микрогаусс, а магнитное давление быть примерно в сто раз меньше теплового.

Вместе с этим, из-за чрезвычайно малой плотности этой плазмы среднее время между столкновениями частиц оказывается больше времени вращения вокруг линий магнитного поля. В таком случае турбулентные движения на масштабе длины свободного пробега должны быть существенно подавлены. Высокое угловое разрешение телескопа «Чандра» позволило ученым достичь этого пространственного масштаба вдали от центра скопления, где из-за падения плотности длина пробега увеличивается до 30 килопарсек.

«Мы использовали телескоп "Чандра" для проверки однородности распределения газа на наименьших доступных для наблюдения масштабах, — говорит соавтор работы Евгений Чуразов из Института космических исследований РАН. — Оказалось, что распределение неоднородно, что говорит о присутствии турбулентности даже на таких относительно малых масштабах, а также о низком значении вязкости».

Авторы выяснили, что для согласования измеренных параметров плазмы с результатами численного моделирования эффективную вязкость среды необходимо уменьшить примерно в 10–1000 раз в зависимости от других параметров. Ученые отмечают, что текущие наблюдения нельзя однозначно интерпретировать как доказательство наличия турбулентности в среде, так как современные телескопы не позволяют непосредственно определять скорости движения газа. Однако это является основной гипотезой, которая пока что подтверждается данными и дополнительными тестами.

Астрономы предполагают, что уменьшенная вязкость может быть связана с взаимодействием частиц с плазменными неустойчивостями, которые увеличивают эффективную частоту столкновений. Также этот эффект может быть связан с мелкомасштабными неоднородностями магнитного поля, которые также могут отклонять частицы и уменьшать длину свободного пробега. Детально выяснить это позволят рентгеновские спутники следующего поколения, такие как Xrism и Athena.

Недавно астрономы построили карту маршрутов галактик в местном сверхскоплении, отследили магнитное поле в межзвездных облаках по движению газа, а также выяснили, что межгалактические электроны ускорены неизвестным механизмом.

Тимур Кешелава.

Тематические сайты: PublisherNews - портал системы продвижения публикаций, Космос, Наука
Сайты субъектов РФ: Москва
Сайты стран: Россия

Ньюсмейкер: Национальное деловое партнерство "Альянс Медиа" — 12077 публикаций
Поделиться:

Интересно:

100-летие детского лагеря «Артек» отметят маштабно
22.07.2024 17:01 Новости
100-летие детского лагеря «Артек» отметят маштабно
Заместитель Председателя Правительства Дмитрий Чернышенко провёл второе заседание организационного комитета по подготовке и проведению празднования 100-летия Международного детского центра «Артек». Оно состоялось во дворце Суук-Су в рамках восьмой международной смены «Артек...
Спектакль-концерт «Бедные люди» прошел в Подмосковье
22.07.2024 10:53 Новости
Спектакль-концерт «Бедные люди» прошел в Подмосковье
На фестивале Достоевского в Зарайске прошел спектакль-концерт «Бедные люди». Это не обычный фестиваль искусств. Он предлагал взглянуть на жизнь и произведения великого русского писателя в новом ракурсе, что подчеркивает и его название: «Достоевский. Фестиваль-путешествие в Зарайск». Гости смогли не...
Иван Мичурин - русский биолог, великий садовод и маг селекции
22.07.2024 09:50 Новости
Иван Мичурин - русский биолог, великий садовод и маг селекции
Мичурин мог часами разговаривать с погибающим растением, и оно возвращалось к жизни. Мог спокойно войти в любой двор и огромные сторожевые псы не лаяли. Более того, птицы без опаски садились ему на шляпу, плечи, ладонь и клевали зерна. Только в 51 год он начал печатать свои научные работы...
Сегодня чествуют героев, отразивших первый авианалет на Москву
22.07.2024 09:33 Новости
Сегодня чествуют героев, отразивших первый авианалет на Москву
День защитников неба Москвы отмечается 22 июля и установлен в память успешного отражения первого вражеского авианалета на столицу в ходе Великой Отечественной войны, осуществленного 22 июля 1941 года. Идея отмечать годовщину первого авианалета на Москву принадлежала народному артисту СССР Юрию...
Прутский провал: Как Петр I едва не потерял всю армию
21.07.2024 11:04 Новости
Прутский провал: Как Петр I едва не потерял всю армию
В 1711 году Петр Великий затеял один из своих самых неудачных военных походов. Русское царство находилось в крайне сложном положении и практически было вынуждено вести войну на два фронта — со Шведской империей на севере и Османской на юге. Прутский поход должен был разом покончить со всеми...