Nästan alla galaxkluster upplever sammanslagningar. Medan en sammanslagning äger rum, ett specifikt spiralmönster kan ofta observeras i röntgenbilder. En sådan spiralfunktion beror på rörelsen hos den skvalpande gasen som induceras av en sammanslagning. Att observera ett fenomen som liknar skvalpande gas i det dagliga livet är lätt:När du snurrar på ett vinglas som innehåller vätska, du kommer att se hur vattnet roterar tillsammans med glaset. Att upptäcka hur snabbt den skvalpande gasen rör sig i galaxhopar har en djupgående astronomisk betydelse och är därför av stort intresse för astronomer. En grupp forskare från Taiwan och Japan har nu mätt det med en ny teknik.

Studiens ledande forskare, Dr. Shutaro Ueda från Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA), säger, "Sammanslagningar är den viktigaste faktorn i evolutionen av galaxhopar. Så att mäta hastigheten hos svallande gas är avgörande för att förstå inte bara ursprunget till rörelsen utan även evolutionen av galaxhopar. Men vår kunskap om hastigheten hos svallande gas är mycket begränsad på grund av svårigheten att mäta. Hittills endast ett fåtal resultat rapporteras. Tack vare högkvalitativa Chandra-röntgen- och ALMA-bilder, vi lyckades utveckla en ny teknik för att lösa pusslet genom att kombinera båda bilderna och beräkna de mindre störningarna av gasen i en avlägsen galaxhop."

Att mäta den rörliga gasen har alltid varit viktigt för astronomer eftersom rörelse inte bara är en grundläggande aspekt i fysiken utan också en viktig egenskap hos astronomiska objekt. Rörelsen hos astronomiska objekt kan direkt berätta för oss vad som har hänt i systemen. Därför, att mäta rörelsen är ett viktigt steg mot ursprunget, dominerande mekanismer, och det astronomiska objektets natur.

När det gäller galaxhopar, många typer av funktioner som indikerar rörelse hos intra-klustermediet finns. De anses vara associerade med utvecklingen av galaxhopar. Det är, dock, svårt att mäta rörelsen hos intraklustermediet i galaxkluster på grund av energiupplösningen hos röntgen-CCD-kameror. Så kunskapen om hastighetsfältet var begränsad till bara några få prover av hundratals galaxkluster - även om ett antal observationer har gjorts under de senaste två decennierna.

Dessutom, mätningarna var begränsade till siktlinjehastigheten för intraklustermediet, eftersom endast Doppler-effekten på utsläppslinjer av högjoniserat järn kan användas för att mäta hastigheten i röntgenstrålar. Nyligen, en ny metod har föreslagits för att mäta hastighetsfältet genom att fokusera på störningen i röntgenbilder, men studien baserad på denna metod är begränsad än så länge. Därför, att mäta rörelsen hos intra-klustermediet är fortfarande ett av de hetaste ämnena, och dess hastighet är en av de viktigaste fysiska storheterna för att förstå arten av galaxhopar.

Författarna till denna artikel bestämde sig för att mäta hastigheten i en lysande röntgengalaxhop RX J1347.5-1145 av Chandra och ALMA. Dr. Ueda tillade:"Självklart, vi måste använda Chandra röntgenobservatorium och ALMA, eftersom endast dessa två ger oss den högvinkliga upplösning som det krävs för att observera avlägsna galaxkluster. Objekten är så små på himlen."

Den andra författaren till denna tidning, Prof. Tetsu Kitayama vid Toho University, säger, "Vi uppskattade gasens hastighet i ett avlägset galaxkluster genom att kombinera röntgenobservation och data från Sunyaev-Zel'dovich-effekten (SZE), och genom att lösa tillståndsekvationen. I slutet, vi fick direkta observationsbevis för den subsoniska naturen hos den svallande rörelsen i en galaxhop 4,8 miljarder år bort från jorden. Detta betyder att den skvalpande rörelsen är ganska mild och nästan i tryckjämvikt. Vi förväntar oss att sådana mätningar kommer att bli möjliga för ett stort antal galaxkluster när de nya ALMA Band 1-mottagarna, som nu byggs under ledning av ASIAA, är färdiga."

Dr Keiichi Umetsu, en välkänd kosmolog och forskare vid ASIAA, säger, "Att förstå det fysiska tillståndet för galaxhopar och deras jämviktsnivå är viktigt inte bara för fysik av galaxhopar, men också för studier av kosmologi, eftersom de är de mest massiva föremål som har bildats i universum. Denna studie erbjuder ett nytt fönster till gasens hastighetsfält i galaxhopar. Från och med nu, den nya tekniken som utvecklats av teamet kan lägga till en ny dimension av observerbar för astronomer att utforska galaxklusterens natur och utveckling. "