Астрономы обнаружили вокруг некоторых галактик огромные круговые радиоизлучения неизвестного происхождения. Новые наблюдения за одним из них, получившим название «Лист клевера», позволяют предположить, что оно было создано столкнувшимися группами галактик.
Изучение этих структур, получивших общее название ORCs (odd radio circles), в разных видах света дало ученым шанс исследовать все — от сверхзвуковых ударных волн до поведения черных дыр.
«Это первый случай, когда кто-то увидел рентгеновское излучение, связанное с ORC», — говорит Эсра Бюльбюль, астрофизик из Института внеземной физики имени Макса Планка в Гархинге (Германия), возглавившая исследование. «Это был недостающий ключ к разгадке секрета формирования Клеверного листа».
Статья с описанием результатов была опубликована в журнале Astronomy and Astrophysics Letters 30 апреля.
Случайное открытие
До 2021 года никто не знал о существовании ORC. Благодаря совершенствованию технологий радиообзоры стали достаточно чувствительными, чтобы улавливать такие слабые сигналы. В течение нескольких лет астрономы обнаружили восемь таких странных структур, беспорядочно разбросанных за пределами нашей галактики. Каждая из них достаточно велика, чтобы охватить целую галактику, а иногда и несколько.
«Энергия, необходимая для создания такого обширного радиоизлучения, очень велика», — говорит Бюльбюль. «Некоторые модели могут воспроизвести их форму, но не их интенсивность. Ни одна симуляция не объясняет, как создать ORC».
Когда Бюльбюль узнала, что ORC не изучались в рентгеновском свете, она вместе с постдокторантом Сяоюанем Чжаном начала изучать данные с eROSITA (Extended Roentgen Survey with an Imaging Telescope Array), орбитального немецко-российского рентгеновского телескопа. Менее чем за 7 минут наблюдений они заметили рентгеновское излучение, которое, как им показалось, могло исходить от «Листа клевера».
Это дало им достаточно веские основания для того, чтобы собрать более многочисленную команду и получить дополнительное время работы с телескопом XMM-Newton.
«Нам выделили около пяти с половиной часов, и данные поступили поздно вечером в ноябре», — говорит Бюльбюль. Я переслала их Сяоюаню, а на следующее утро он пришел ко мне в офис и сказал: «Обнаружено», и я просто ликовала!».
«Нам действительно повезло», — сказал Чжан. «Мы видели несколько правдоподобных рентгеновских точечных источников вблизи ORC в наблюдениях eROSITA, но не расширенное излучение, которое мы наблюдали с помощью XMM-Newton. Оказалось, что данные eROSITA не могли быть от «Листа клевера», но это было достаточно убедительно, чтобы заставить нас присмотреться к ним повнимательнее».
J. Инглиш (Университет Манитобы)/EMU/MeerKAT/DES (CTIO)
Странствующие галактики
Рентгеновское излучение очертило распределение газа внутри группы галактик, как полицейская лента вокруг места преступления. Увидев, как этот газ был возмущен, ученые определили, что галактики, входящие в состав «Листа клевера», на самом деле являются членами двух отдельных групп, которые приблизились друг к другу достаточно близко, чтобы слиться. Температура излучения также намекает на количество галактик, участвующих в этом процессе.
Когда галактики объединяются, их большая общая масса увеличивает гравитацию. Окружающий газ начинает падать внутрь, что приводит к нагреву падающего газа. Чем больше масса системы, тем горячее становится газ.
Судя по рентгеновскому спектру выброса, температура составляет около 8-9 миллионов градусов по Цельсию. «Эти измерения позволили нам сделать вывод, что в ORC Клеверного листа находится около дюжины галактик, которые притянулись друг к другу, что согласуется с тем, что мы видим на снимках в глубоком видимом свете», — сказал Чжан.
Команда предполагает, что в результате слияния возникли ударные волны, которые ускорили частицы и вызвали радиоизлучение. Если слияния групп галактик — обычное явление, то ORC — очень редкое. И до сих пор неясно, как эти взаимодействия могут вызывать столь сильное радиоизлучение.
«Слияния составляют основу формирования структур, но в этой системе есть что-то особенное, что приводит к росту радиоизлучения», — говорит Бюльбюль. «Сейчас мы не можем сказать, что это такое, поэтому нам нужны более глубокие данные с радио- и рентгеновских телескопов».
Команда решила загадку природы ORC «Листа клевера», но при этом открыла дополнительные вопросы. Они планируют провести более подробное изучение, чтобы найти ответы.
