С помощью рентгеновской обсерватории “Чандра” учёные изучили столкновения пучков газа, скрытые в далеком скоплении галактик, и поняли, что они чем-то напоминают космический аппарат “Энтерпрайз” из вселенной Звёздный Путь (Star Trek).
Скопления галактик — космические структуры, содержащие сотни или даже тысячи галактик. Они являются крупнейшими объектами во вселенной, удерживаемыми друг с другом посредством мощной гравитации. А пространство между отдельными галактиками скопления заполняет газ, разогретый до многих миллионов градусов. Масса этого горячего газа примерно в шесть раз больше суммы масс всех галактик скопления. Этот перегретый газ невидим для оптических телескопов, но очень ярко светит в рентгеновских лучах, поэтому для его изучения требуется рентгеновский телескоп, такой, например, как рентгеновская обсерватория “Чандра”.
Комбинируя рентгеновские с лучами других типов световой волны, например, с радиоволнами, можно получить более полную картину этих важных космических объектов. Новое сложное изображение скопления галактик Abell 1033 как раз и демонстрирует процесс такого объединения данных. Рентгеновские лучи от “Чандры” показаны фиолетовым, а радиоизлучение от сети низкочастотных массивов LOFAR в Нидерландах — синим. Здесь же показано и оптическое излучение от Слоановского Цифрового Обзора SDSS. Это скопление галактик расположено на расстоянии примерно 1.6 миллиарда световых лет от Земли.
Скопление Abell 1033. Источник: X-ray: NASA/CXC/Leiden Univ./F. de Gasperin et al; Optical: SDSS; Radio: LOFAR/ASTRON, NCRA/TIFR/GMRT
Используя рентгеновские и радио данные, учёные установили, что Abell 1033, на самом деле, является двумя скоплениями галактик, находящимися в процессе столкновения. Это чрезвычайно мощное событие, оно протекает сверху вниз, если смотреть на изображение, вызвало турбулентность и ударные волны, которые похожие на звуковые ударные фронты, создаваемые самолетом, движущимся быстрее скорости звука.
В Abell 1033 столкновение породило другой энергетически сильный космический процесс — образование струй высокоскоростных частиц из материи, падающей в сверхмассивную чёрную дыру, в данном случае находящуюся в галактике в одном из кластеров. Эти струи выявляются по радиоизлучению с левой и правой сторон изображения. Радиоизлучение произведено электронами, закручивающимися в спираль вокруг линий магнитного поля. Такое излучение называется синхротронным.
Электроны в струях движутся со скоростью, очень близкой к скорости света. По мере того, как галактика и её черная дыра двигались к нижней части изображения, струя справа замедлялась, когда она врезалась в горячий газ в другом скоплении галактик. Струя слева не замедлилась, потому что она столкнулась с гораздо менее горячим газом. Именно из-за столкновений джеты имеют такой деформированный вид, а не прямую линию, как мы обычно привыкли.
Это изображение скопления Abell 1033 также является примером парейдолического эффекта — психологического феномена, при котором в случайных данных видны знакомые формы и узоры. В Abell 1033 структуры в данных создают сверхъестественное сходство со многими изображениями вымышленного звездолёта “Энтерпрайз” из вселенной Звёздный Путь (Star Trek).
С точки зрения астрофизических исследований, детальное изучение изображения показывает, что энергия электронов в области «головы” и “шеи” радиоизлучения в форме звездолета в Abell 1033 выше, чем в секции” звёздного двигателя” в левом нижнем углу. Это говорит о том, что электроны были подзаряжены, предположительно, когда струи взаимодействовали с турбулентностью или ударными волнами в горячем газе. Заряженные электроны, создающие радиоизлучение, обычно теряют значительное количество энергии в течение десятков или сотен миллионов лет по мере своего излучения. После чего радиоизлучение становится необнаруживаемым. Тем не менее, значительно расширенное радиоизлучение, наблюдаемое в Abell 1033, простирающееся более чем на 500 000 световых лет, означает, что такие электроны присутствуют в больших количествах и с более высокими энергиями, чем считалось ранее. Одна из идей заключается в том, что электроны получили дополнительный импульс энергии за счёт дополнительных столкновений и турбулентности.
Другие источники радиоизлучения на изображении, помимо объекта в форме звездолёта — это более короткие струи из другой галактики и так называемый «радио Феникс», состоящий из облака электронов, которые исчезли в радиоизлучении, но затем вновь появились, когда ударные волны сжали облако. Это заставило облако снова засиять в радиочастотах, о чём сообщалось еще в 2015 году.
Команда, которая провела это исследование, будет использовать обсерваторию “Чандра” и LOFAR для поиска дальнейших примеров столкновения скоплений галактик с искажённых радиоизлучением, чтобы улучшить понимание этих энергетических объектов.
Это не первый раз, когда астрономам в различных космических объектах видятся корабли из вселенной Звёздного Пути. На снимке обсерватории «Спитцер» астрономы обнаружили туманность, похожую на корабль «Энтерпрайз».
По информации Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики.
