Gömda i en avlägsen galaxklusterkollision finns gasbitar som liknar rymdskeppet Enterprise – ett ikoniskt rymdskepp från "Star Trek"-serien.

Galaxkluster – kosmiska strukturer som innehåller hundratals eller till och med tusentals galaxer – är de största objekten i universum som hålls samman av gravitationen. Flera miljoner graders gas fyller utrymmet mellan de enskilda galaxerna. Massan av den heta gasen är ungefär sex gånger större än den för alla galaxer tillsammans. Denna överhettade gas är osynlig för optiska teleskop, men lyser starkt i röntgenstrålar, så ett röntgenteleskop som NASA:s Chandra X-ray Observatory krävs för att studera det.

Genom att kombinera röntgenstrålar med andra typer av ljus, som radiovågor, en mer fullständig bild av dessa viktiga kosmiska objekt kan erhållas. En ny sammansatt bild av galaxhopen Abell 1033, inklusive röntgenstrålar från Chandra (lila) och radioemission från Low-Frequency Array (LOFAR)-nätverket i Nederländerna (blått), gör just det. Optisk emission från Sloan Digital Sky Survey visas också. Galaxhopen ligger cirka 1,6 miljarder ljusår från jorden.

Med hjälp av röntgen- och radiodata, Forskare har fastställt att Abell 1033 faktiskt är två galaxhopar som håller på att kollidera. Denna utomordentligt energiska händelse, händer från toppen till botten i bilden, har producerat turbulens och stötvågor, liknande ljudbommar som produceras av ett plan som rör sig snabbare än ljudets hastighet.

I Abell 1033, kollisionen har interagerat med en annan energisk kosmisk process - produktionen av strålar av höghastighetspartiklar genom att materia spiralerar in i ett supermassivt svart hål, i det här fallet en som ligger i en galax i ett av klustren. Dessa strålar avslöjas av radiosändningar till vänster och höger sida av bilden. Radioemissionen produceras av elektroner som spirar runt magnetfältslinjer, en process som kallas synkrotronemission.

Elektronerna i strålarna rör sig mycket nära ljusets hastighet. När galaxen och dess svarta hål rörde sig mot den nedre delen av bilden, strålen till höger saktade ner när den kraschade in i het gas i den andra galaxhopen. Jetstrålen till vänster saktade inte ner eftersom den stötte på mycket mindre het gas, ger strålarna ett skevt utseende, snarare än den räta linjen som vanligtvis ses.

Den här bilden av Abell 1033 ger också ett exempel på "pareidolia", ett psykologiskt fenomen där välbekanta former och mönster syns i annars slumpmässiga data. I Abell 1033, strukturerna i datan skapar en kuslig likhet med många av skildringarna av det fiktiva Starship Enterprise från Star Trek.

När det gäller astrofysisk forskning, en detaljerad studie av bilden visar att energin hos elektronerna i "fatsektionen" och halsen av den rymdskeppsformade radioemissionen i Abell 1033 är högre än den som finns i stjärndrivningssektionen nere till vänster (se etiketter). Detta tyder på att elektronerna har återaktiverats, förmodligen när strålarna samverkar med turbulens eller stötvågor i den heta gasen. De energiska elektronerna som producerar radiostrålningen kommer normalt att förlora avsevärda mängder energi under tiotals till hundratals miljoner år när de strålar ut. Radioutsändningen skulle då bli oupptäckbar. Dock, den enormt utökade radioutstrålningen som observerades i Abell 1033, sträcker sig över cirka 500, 000 ljusår, innebär att energiska elektroner finns i större mängder och med högre energier än man tidigare trott. En idé är att elektronerna har fått en ytterligare energikick genom extra stötar och turbulens.

Andra källor för radioutstrålning i bilden förutom det rymdskeppsformade objektet är de kortare strålarna från en annan galax (märkta "korta jetstrålar") och en "radio Fenix" bestående av ett moln av elektroner som bleknade i radioemission men som sedan återaktiverades när chockvågor komprimerade molnet. Detta fick molnet att återigen lysa vid radiofrekvenser, som vi rapporterade tillbaka 2015.

Teamet som gjorde denna studie kommer att använda observationer med Chandra och LOFAR för att leta efter ytterligare exempel på kolliderande galaxhopar med skev radioemission, för att främja deras förståelse av dessa energiska objekt.

En artikel som beskriver detta resultat publicerades den 4 oktober, 2017 års nummer av Vetenskapens framsteg .