Астрономи виявили навколо деяких галактик величезні кругові радіовипромінювання невідомого походження. Нові спостереження за одним із них, яке отримало назву «Листок конюшини», дають змогу припустити, що його створили зіткнулися групи галактик.
Вивчення цих структур, що отримали загальну назву ORCs (odd radio circles), у різних видах світла дало вченим шанс досліджувати все — від надзвукових ударних хвиль до поведінки чорних дір.
«Це перший випадок, коли хтось побачив рентгенівське випромінювання, пов'язане з ORC», — каже Есра Бюльбюль, астрофізик з Інституту позаземної фізики імені Макса Планка в Гархінгу (Німеччина), яка очолила дослідження. «Це був відсутній ключ до розгадки секрету формування Конюшиного листа».
Стаття з описом результатів була опублікована в журналі Astronomy and Astrophysics Letters 30 квітня.
Випадкове відкриття
До 2021 року ніхто не знав про існування ORC. Завдяки вдосконаленню технологій радіоогляди стали досить чутливими, щоб уловлювати такі слабкі сигнали. Протягом кількох років астрономи виявили вісім таких дивних структур, безладно розкиданих за межами нашої галактики. Кожна з них досить велика, щоб охопити цілу галактику, а іноді й кілька.
«Енергія, необхідна для створення такого великого радіовипромінювання, дуже велика», — каже Бюльбюль. «Деякі моделі можуть відтворити їхню форму, але не їхню інтенсивність. Жодна симуляція не пояснює, як створити ORC».
Коли Бюльбюль дізналася, що ORC не вивчалися в рентгенівському світлі, вона разом із постдокторантом Сяоюанем Чжаном почала вивчати дані з eROSITA (Extended Roentgen Survey with an Imaging Telescope Array), орбітального німецько-російського рентгенівського телескопа. Менш ніж за 7 хвилин спостережень вони помітили рентгенівське випромінювання, яке, як їм здалося, могло виходити від «Листа конюшини».
Це дало їм досить вагомі підстави для того, щоб зібрати більш численну команду і отримати додатковий час роботи з телескопом XMM-Newton.
«Нам виділили близько п'яти з половиною годин, і дані надійшли пізно ввечері в листопаді», — каже Бюльбюль. Я переслала їх Сяоюаню, а наступного ранку він прийшов до мене в офіс і сказав: «Виявлено», і я просто раділа!».
«Нам справді пощастило», — сказав Чжан. «Ми бачили кілька правдоподібних рентгенівських точкових джерел поблизу ORC у спостереженнях eROSITA, але не розширене випромінювання, яке ми спостерігали за допомогою XMM-Newton. Виявилося, що дані eROSITA не могли бути від «Листа конюшини», але це було досить переконливо, щоб змусити нас придивитися до них уважніше».
J. Інгліш (Університет Манітоби)/EMU/MeerKAT/DES (CTIO)
Мандрівні галактики
Рентгенівське випромінювання окреслило розподіл газу всередині групи галактик, як поліцейська стрічка навколо місця злочину. Побачивши, як цей газ був збурений, вчені визначили, що галактики, які входять до складу «Листа конюшини», насправді є членами двох окремих груп, що наблизилися одна до одної досить близько, щоб злитися. Температура випромінювання також натякає на кількість галактик, що беруть участь у цьому процесі.
Коли галактики об'єднуються, їхня велика загальна маса збільшує гравітацію. Навколишній газ починає падати всередину, що призводить до нагрівання падаючого газу. Що більша маса системи, то гарячішим стає газ.
Судячи з рентгенівського спектру викиду, температура становить близько 8-9 мільйонів градусів за Цельсієм. «Ці вимірювання дали нам змогу зробити висновок, що в ORC Конюшиного листа розташовано близько дюжини галактик, які притягнулися одна до одної, що узгоджується з тим, що ми бачимо на знімках у глибокому видимому світлі», — сказав Чжан.
Команда припускає, що внаслідок злиття виникли ударні хвилі, які прискорили частинки і викликали радіовипромінювання. Якщо злиття груп галактик — звичайне явище, то ORC — дуже рідкісне. І досі незрозуміло, як ці взаємодії можуть викликати настільки сильне радіовипромінювання.
«Злиття складають основу формування структур, але в цій системі є щось особливе, що призводить до зростання радіовипромінювання», — каже Бюльбюль. «Наразі ми не можемо сказати, що це таке, тому нам потрібні глибші дані з радіо- та рентгенівських телескопів».
Команда вирішила загадку природи ORC «Листа конюшини», але водночас відкрила додаткові питання. Вони планують провести більш детальне вивчення, щоб знайти відповіді.
