Недавно астрономы с помощью телескопа Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP) в Австралии обнаружили 15 новых гигантских радиогалактик (ГРГ). Эти объекты, расположенные в поле Скульптора, являются самыми крупными единичными объектами в известной Вселенной. Некоторые из них простираются на расстояния более 12 миллионов световых лет. Согласно исследованию, опубликованному на arXiv, открытие помогает глубже понять эти колоссальные космические структуры, проливая свет на их рост и эволюцию с течением времени.
Гигантские радиогалактики: гигантские структуры космоса
Гигантские радиогалактики, как следует из названия, — это массивные эллиптические галактики, которые характеризуются наличием сверхмассивных чёрных дыр в их центрах. Эти галактики испускают мощные струи вещества, которые наблюдаются в виде двойных радиолопастей, простирающихся наружу от ядра. Их размеры превосходят всё остальное во Вселенной, часто достигая ширины от 2,3 до 15,3 миллиона световых лет. Для сравнения, Млечный Путь имеет ширину около 105 700 световых лет.
Крупнейшая из недавно обнаруженных ГРГ, ASKAP J0107–2347, настолько велика, что в её границах могла бы поместиться галактика Млечный Путь 117 раз. Эти открытия представляют собой значительный шаг вперёд в понимании размеров галактик и сил, управляющих их ростом.
Исследователи, включая Барбель Сильвию Корибальски из Университета Западного Сиднея, стремятся выяснить, почему эти галактики способны к такому масштабному росту. Их исследования открывают новую главу в изучении эволюции галактик, заставляя нас задуматься о том, насколько далеко могут вырасти эти гиганты и какие внешние факторы, такие как слияния галактик или космические условия, влияют на их размер.
Понимание роли сверхмассивных чёрных дыр
В центре каждой гигантской радиогалактики находится сверхмассивная чёрная дыра. Эти объекты являются движущей силой ГРГ, поскольку они поглощают окружающую материю и создают активные галактические ядра (АГЯ). Процесс питания чёрной дыры генерирует мощные струи вещества, простирающиеся на миллионы световых лет, образуя радиолопасти, которые характеризуют ГРГ.
Как объяснила Корибальски, «иногда эти сверхмассивные чёрные дыры поглощают материю, и из области вблизи чёрной дыры видны мощные радиоструи. В других случаях сверхмассивная чёрная дыра неактивна, поэтому мы не видим струй, а образовавшиеся вокруг головы струи радиолопасти медленно угасают».
Этот сложный цикл активности важен для понимания жизненного цикла гигантских радиогалактик. Струи, испускаемые активными чёрными дырами, могут угасать, когда чёрная дыра становится неактивной. Однако в некоторых случаях эти струи вновь зажигаются, создавая новые, более яркие радиолопасти. Возможность детально отслеживать этот процесс помогает астрономам определить временные масштабы, в течение которых АГЯ включаются и выключаются.
Новаторские возможности ASKAP
Роль ASKAP в этом открытии значительна благодаря его передовым технологиям и возможностям. Корибальски подчёркивает: «Поскольку ASKAP оснащён новыми широкополосными приёмниками, фидами с фазированной антенной решёткой типа Checkerboard, которые выглядят как шахматная доска, мы можем проводить огромные обзоры неба. В каждом наблюдении мы видим область в 30 квадратных градусов, в то время как предыдущие радиоинтерферометры видели около одного квадратного градуса. Таким образом, каждое изображение, полученное с помощью ASKAP, — это настоящая сокровищница!»
Усовершенствованный дизайн ASKAP позволяет астрономам проводить глубокие обзоры неба, которые предоставляют чёткие, детальные изображения далёких галактик, включая те, которые в противном случае трудно обнаружить из-за их слабой яркости. Глубокие обзоры, проведённые в поле Скульптора, сосредоточенные вокруг галактики NGC 253, предлагают данные с высоким разрешением, которые дают представление о сложных структурах этих галактик, включая их морфологию, симметрию и возраст.
Способность ASKAP наблюдать такие обширные области революционизирует наше понимание Вселенной.
Тайна роста гигантских радиогалактик
Критический вопрос, поднятый этим открытием: как гигантские радиогалактики становятся такими большими? Как отмечает Корибальски, «кажется, что, если ничто не препятствует расширению лопастей, они будут продолжать расти, расширяться и угасать. Поэтому во многих случаях мы обнаруживаем старые внешние радиолопасти плюс новый набор молодых внутренних радиолопастей плюс струи, созданные при возобновлении активности сверхмассивной чёрной дыры. Это позволяет нам изучить временные масштабы, на которых АГЯ включаются и выключаются».
Это явление происходит, когда сверхмассивная чёрная дыра в центре ГРГ вновь становится активной, возобновляя работу струй и формируя новые, более яркие радиолопасти. Эти динамические изменения дают возможность изучить факторы, влияющие на рост ГРГ, включая внешние факторы, такие как слияния галактик или «космическая погода», которые могут влиять на то, как далеко могут расшириться эти галактики.
Открытие ASKAP J0107–2347, в частности, с его вложенной структурой лопастей, открывает захватывающие возможности для понимания того, как огромные радиолопасти этих галактик развиваются с течением времени.