Forskare som använder Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) avbildade framgångsrikt ett radiohål runt ett galaxkluster 4,8 miljarder ljusår bort. Detta är den högsta upplösning som någonsin tagits av ett sådant hål orsakat av Sunyaev-Zel'dovich-effekten (SZ-effekten). Bilden visar ALMAs höga förmåga att undersöka gasens fördelning och temperatur runt galaxkluster genom SZ -effekten.

Ett forskargrupp ledd av Tetsu Kitayama, Toho universitet, Japan, och Eiichiro Komatsu, Max Planck Institute for Astrophysics, Tyskland, använde ALMA för att undersöka den heta gasen i ett galaxkluster. Den heta gasen är en nyckelkomponent för att förstå naturen och utvecklingen av galaxkluster. Även om den heta gasen inte avger radiovågor själv, som skulle vara detekterbar med ALMA, gasen sprider radiovågorna i den kosmiska mikrovågsbakgrunden och gör ett "hål" runt galaxklustret. Detta kallas Sunyaev-Zel'dovich-effekten (Obs).

Teamet observerade galaxklustret RX J1347.5-1145 beläget 4,8 miljarder ljusår bort. Detta galaxkluster är välkänt bland astronomer för sin starka SZ -effekt och har observerats många gånger med radioteleskop. Dessa observationer avslöjade en ojämn fördelning av den heta gasen i detta galaxkluster, som inte sågs vid röntgenobservationer. Astronomer behövde därför observationer med högre upplösning; dessa dock var svåra att få med högupplösta radiointerferometrar eftersom den heta gasen i galaxkluster är relativt smidig och spridd i stor utsträckning.

ALMA använde Atacama Compact Array för att övervinna denna svårighet, som ger ett bredare synfält med sina antenner med mindre diameter och den förpackade antennkonfigurationen. Genom att använda data från Morita Array, astronomer kan exakt mäta radiovågorna från föremål som sträcker sig över en stor vinkel på himlen. Med ALMA, laget fick sålunda en SZ-effektbild av RX J1347.5-1145, med dubbelt så hög upplösning och tio gånger bättre känslighet än tidigare observationer. Detta är den första bilden av SZ -effekten med ALMA.

"Den nya ALMA -observationen bekräftar inte bara de tidigare observationerna, men ger också en bild med högsta upplösning och högsta känslighet, som kommer att öppna en ny era av SZ -vetenskap, "Eiichiro Komatsu påpekar." Obalansen mellan radio- och röntgenobservationer leder oss till slutsatsen att detta kluster genomgår en våldsam fusion, och vi tror att det finns en gasklump som är otroligt varm. "

Cosmic Microwave Background (CMB) är den kvarvarande strålningen från Big Bang och dess radiovågor når oss från alla håll. När CMB -radiovågor passerar genom den heta gasen i ett galaxkluster, radiovågorna interagerar med elektroner med hög energi i den heta gasen och får energi. Som ett resultat, strålningen flyttas från radiovågor till högre energi. Observera från jorden, CMB i det ursprungliga energiområdet har mindre intensitet nära galaxklustret. Detta kallas "Sunyaev-Zel'dovich-effekten, "Föreslogs först av Rashid Sunyaev (för närvarande direktör vid Max Planck Institute for Astrophysics) och Yakov Zel'dovich 1970.