Знаете ли вы, что в глубинах космоса, на расстоянии в миллиарды световых лет, скрывается необычная структура, прозванная астрономами за свою форму «Сосисочным скоплением». Новые наблюдения на рекордно низких частотах позволили заглянуть в сердце этого гигантского космического катаклизма.
Гиганты Вселенной и их необычные формы
Скопления галактик – истинные гиганты космоса, уступающие по масштабам лишь галактическим нитям. Это гравитационно связанные «семьи» из тысяч галактик, горячего газа и темной материи. Они растут, поглощая меньшие собратья, а их слияния – одни из самых энергичных событий после Большого взрыва. Именно в ходе такого слияния и образовалось скопление CIZA J2242.8+5301, более известное как «Сосиска» (Sausage cluster). Своим неофициальным названием оно обязано уникальной, вытянутой дугообразной форме гигантского фронта плазмы, видимого только в радиодиапазоне на его «севере».
LOFAR: Взгляд в «низкоэнергетическое» сердце
Международная команда астрономов под руководством Джулии Лузетти (Гамбургский университет) использовала уникальные возможности низкочастотной антенной решетки (LBA) радиотелескопа LOFAR.
Их цель: изучить «Сосиску» на предельно низкой, ранее недоступной для детальных наблюдений такого объекта, частоте – всего 45 МГц. Почему это важно? Низкие частоты – ключ к исследованию самых «холодных» (низкоэнергетических) электронов космических лучей, которые играют решающую роль в физике загадочных радиореликтов.
Радиореликты: Эхо космических столкновений
Радиореликты – это гигантские (до миллионов световых лет в поперечнике!), диффузные облака синхротронного радиоизлучения, возникающие на периферии сталкивающихся скоплений галактик. Они формируются, когда ударные волны от грандиозного слияния разгоняют электроны до релятивистских скоростей в межгалактических магнитных полях. В отличие от сферических радиогало, реликты имеют вытянутые, часто дугообразные формы, как северный реликт «Сосиски».
Открытия LOFAR: Сложнее, чем кажется
Наблюдения LOFAR на 45 МГц дали удивительные результаты:
1. Масштаб: Удалось уточнить истинные размеры реликтов. Северная «сосиска» оказалась колоссом – 7.2 на 2.5 миллиона световых лет! Южный реликт меньше (4.9 на 1.7 млн св. лет) и имеет более аморфную форму.
2. Новые детали: Обнаружена сложная система диффузных радиоисточников, выходящая далеко за пределы известных северного и южного реликтов. Многие из них демонстрируют морфологию «голова-хвост», возможно, связанную с движением галактик сквозь межкластерную среду.
3. Спектральные секреты: Построив карты спектральных индексов (показатель того, как яркость излучения меняется с частотой) в диапазоне 45-144 МГц, ученые обнаружили четкий градиент в обоих реликтах: спектр становится круче (индекс растет) от внешнего края реликта к центру скопления. Это ключевой признак старения электронов и работы ударных волн.
4. Сила удара: Значения спектральных индексов (-1.09 для севера и -1.34 для юга) позволили рассчитать число Маха – скорость ударной волны относительно скорости звука в среде. Северный удар оказался мощнее (М~4.8), чем южный (М~2.6), что указывает на более высокую скорость слияния в этой части скопления.
Почему «Сосиска» так важна?
Исследование «Сосиски» на сверхнизких частотах с помощью LOFAR LBA – значительный шаг вперед:
— Оно предоставляет беспрецедентные данные о низкоэнергетических электронах, недоступные на более высоких частотах.
— Помогает точно определить параметры ударных волн (число Маха), что критически важно для понимания энергии, выделяющейся при слияниях.
— Раскрывает сложную структуру радиоисточников в скоплении, показывая, что процессы, идущие после слияния, масштабнее и разнообразнее, чем считалось.
— Демонстрирует мощь низкочастотных наблюдений с LOFAR для изучения самых экстремальных и удаленных уголков Вселенной.
Результаты этого исследования, опубликованные 29 мая 2025 года на сервере препринтов arXiv, открывают новую страницу в изучении эволюции галактических скоплений через их «радиоголос» на самых низких нотах электромагнитного спектра. «Сосисочное скопление» продолжает удивлять, являясь уникальной лабораторией по изучению космической «погоды» в гигантских масштабах.
