Астрономы обнаружили крупнейшее известное облако энергичных частиц, окружающее скопление галактик, которое простирается почти на 20 миллионов световых лет. Это открытие ставит под сомнение устоявшиеся теории о том, как частицы сохраняют свою энергию с течением времени. Похоже, что это обширное пространство подпитывается гигантскими ударными волнами и турбулентностью, движущимися сквозь горячий газ между галактиками, а не близлежащими галактиками.
Результаты нового исследования
Результаты нового исследования, проведённого учёными из Центра астрофизики | Гарвард и Смитсоновский институт (CfA), были представлены сегодня на пресс-конференции на 246-м заседании Американского астрономического общества (AAS 2025), которое проходило в Анкоридже, Аляска. Статья была отправлена в журнал The Astrophysical Journal и [доступна](https://arxiv.org/abs/2505.05415) на сервере препринтов arXiv.
Расположенное в 5 миллиардах световых лет от Земли, скопление галактик PLCK G287.0+32.9 привлекло внимание астрономов с момента своего первого обнаружения в 2011 году. Более ранние исследования выявили две яркие реликвии — гигантские ударные волны, осветившие края скопления. Однако они не заметили обширного слабого радиоизлучения, заполняющего пространство между ними. Новые радиоизображения показывают, что всё скопление окутано слабым радиосвечением, диаметр которого почти в 20 раз превышает диаметр Млечного Пути, что говорит о том, что в работе задействовано нечто гораздо более масштабное и мощное.
«Мы ожидали увидеть пару ярких реликвий на краях скопления, что соответствовало бы предыдущим наблюдениям, но вместо этого мы обнаружили, что всё скопление светится в радиодиапазоне», — сказал ведущий автор, доктор Камлэш Раджпурохит, астроном Смитсоновского института в CfA. «Облако энергичных частиц такого размера никогда ранее не наблюдалось в этом скоплении галактик или в любом другом».
Предыдущим рекордсменом было скопление галактик Abell 2255, которое простирается примерно на 16,3 миллиона световых лет.
В центральной части скопления команда обнаружила радиогало диаметром около 11,4 миллиона световых лет — первое в своём размере, наблюдаемое на частоте 2,4 ГГц, где гало такого размера обычно не видны.
«Очень протяжённые радиогало в основном видны только на более низких частотах, потому что электроны, которые их производят, потеряли энергию — они старые и со временем охладились», — сказал Раджпурохит. «С открытием гало такого огромного размера мы теперь наблюдаем радиоизлучение, простирающееся вплоть до гигантских ударов и за их пределы, заполняя всё скопление».
«Это говорит о том, что что-то активно ускоряет или повторно ускоряет электроны, но ни один из обычных подозреваемых здесь не подходит. Мы думаем, что гигантские ударные волны или турбулентность могут быть причиной, но нам нужны более теоретические модели, чтобы найти окончательный ответ», — добавил он.
Новое понимание космических магнитных полей
Открытие предоставляет исследователям новый способ изучения космических магнитных полей — одного из основных нерешённых вопросов в астрофизике, — который может помочь учёным понять, как магнитные поля формируют Вселенную в самых крупных масштабах.
«Мы начинаем видеть Вселенную такими способами, о которых раньше не могли и мечтать», — сказал Раджпурохит. «И это означает переосмысление того, как энергия и материя перемещаются по её крупнейшим структурам».
Наблюдения с помощью рентгеновской обсерватории НАСА «Чандра», управляемой Смитсоновской астрофизической обсерваторией, выявили коробчатую структуру, кометный хвост и несколько других отличительных особенностей в горячем газе скопления, что позволяет предположить, что скопление сильно возмущено.
Некоторые из этих рентгеновских особенностей совпадают со структурами, обнаруженными в радиодиапазоне, что указывает на гигантские ударные волны и турбулентность, вызванные слияниями, ускоряющими или повторно ускоряющими электроны. В центре скопления некоторые из этих особенностей могут быть вызваны слиянием двух меньших скоплений галактик или вспышками, производимыми сверхмассивной чёрной дырой, или обоими этими факторами.
Предоставлено Центром астрофизики | Гарвард и Смитсоновский институт.