19.06.2019 17:35
Аналитика.
Просмотров всего: 5441; сегодня: 2.

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:

Как законно снизить налоговую нагрузку
28.03.2024 17:56 Консультации
Как законно снизить налоговую нагрузку
Предприниматели имеют право и законную возможность уменьшать налоги. Одна из самых очевидных мер – подбор оптимального налогового режима. Так, многим предпринимателям доступна упрощенная система налогообложения (УСН) с простой и понятной формой отчетности, ставкой до 6 или 15% в зависимости от...
О своих мечтах об отдыхе поделились российские дети
28.03.2024 12:18 Аналитика
О своих мечтах об отдыхе поделились российские дети
В преддверии II Всероссийского конкурса юного художника «Место в России, где я мечтаю побывать», который стартует 1 апреля 2024 года, эксперты Национального туроператора Алеан рассказали, куда хотели поехать дети, исходя из анализа работ прошлого года. Дети в возрасте от 6 до 15 лет поделились...
562 года назад на престол взошёл Иван III
28.03.2024 10:44 Новости
562 года назад на престол взошёл Иван III
В историю он вошел в первую очередь как собиратель русских земель и, по сути, создатель единого государства Российского, созидатель и мудрый дипломат – при Иване III не только расширяются границы, но и создается прообраз системы управления страной – пишутся единые законы, утверждается...
Ранее неизвестные петроглифы описали российские ученые
27.03.2024 18:03 Новости
Ранее неизвестные петроглифы описали российские ученые
Группа ученых из Кемеровского государственного университета во главе с доктором исторических наук Ольгой Советовой описала ранее неизвестные петроглифы, обнаруженные в ходе экспедиций последних трех лет. Среди найденных рисунков неожиданно оказалось и крайне редкое изображение парохода. Основной...
Неизвестный объект археологического наследия найден в Подмосковье
27.03.2024 17:20 Новости
Неизвестный объект археологического наследия найден в Подмосковье
В подмосковном городе Ликино-Дулево Орехово-Зуевского городского поселения археологи провели превентивное обследование территории, прилегающей к скверу Дулевского фарфорового завода. В результате был обнаружен ранее неизвестный исторический слой, который уже признан вновь выявленным объектом...