Благодаря данным крупного радиотелескопа LOFAR международная группа исследователей впервые обнаружила огромные радиоизлучающие ореолы крупномасштабной структуры Вселенной, называемые мегагало.
Международная группа исследователей под руководством Гамбургского университета обнаружила четыре радиоисточника размером до десяти миллионов световых лет — мегагало. Это гигантские области слабого радиоизлучения, которые охватывают целые скопления, содержащие тысячи галактик.
Результаты исследования, опубликованные в журнале , были получены благодаря системе LOw Frequency ARray, LOFAR. Это большой радиотелескоп с сетью антенн, расположенных в основном в Нидерландах, но охватывающих ровно 7 стран Северной Европы, первоначально спроектированный и построенный ASTRON, Голландским институтом радиоастрономии.
Антенны LOFAR были сфокусированы в течение 18 ночей на участке неба размером с четыре полные луны. Впервые астрономы смогли зафиксировать радиоизлучение с такой большой территории в течение столь длительного времени и с такими подробностями.
Паутина галактик, окутанных гигантскими ореолами
Скопления галактик — самые густонаселенные регионы Вселенной. Они состоят из сотен и даже тысяч галактик, а также разреженного газа высокоэнергетических частиц и магнитных полей. Мало что известно о происхождении этого газа и о том, как частицы и магнитные поля влияют друг на друга.
Если смотреть с большого расстояния, распределение этих скоплений не является равномерным. Они напоминают сетевую структуру, так называемую космическую паутину, в узлах которой сгруппированы сотни или тысячи галактик. Иногда два скопления галактик сталкиваются и сливаются в одно скопление: во время таких событий крошечные заряженные частицы разгоняются до скорости света, излучая радиоволны, которые можно обнаружить с помощью радиотелескопов.
Так, с помощью LOFAR ученые обнаружили четыре скопления галактик, в которых слабое радиоизлучение охватывает все скопление, достигая даже его периферии. Эти гигантские гало представляют большой интерес для исследователей, пытающихся понять крупномасштабную структуру Вселенной. Итальянская исследовательница Вирджиния Кучити, возглавлявшая международную исследовательскую группу, пояснила:
Мегагало распространяется на расстояние до десяти миллионов световых лет. Это означает, что они охватывают объем, который примерно в 30 раз превышает объем известных на сегодняшний день радиоисточников в скоплениях галактик. Это означает, что с помощью мегагало мы теперь можем наблюдать периферийные области скоплений галактик, которые ранее были практически недоступны.
Открытие и его последствия
Команда Кучити изучала данные наблюдений LOFAR Two-meter Sky Survey (LoTSS). Среди них — Abell 2255, скопление тысяч галактик, расположенное на расстоянии около миллиарда световых лет от Земли, в направлении созвездия Дракона. Новые изображения были в 25 раз четче и имели в 60 раз меньше шумов, чем изображения, полученные с помощью предшественника LOFAR, настолько, что команде пришлось разработать новые методы обработки большого объема данных.
Ниже представлено составное изображение скопления галактик Abell 2255. Желтым и фиолетовым цветом показаны радиоданные LOFAR. Фиолетовое свечение — это радиоизлучение, окружающее все скопление. Желтые полосы — это быстро движущиеся частицы в магнитных полях скопления. Размер изображения составляет примерно 18 миллионов на 18 миллионов световых лет.
В ходе анализа Кучити и ее коллеги заметили несколько существенных намеков на радиоизлучение в исключительно больших масштабах. Поэтому они решили повторно изучить все изображения LoTSS выборки из 310 скоплений с целью поиска похожего излучения. Это позволило им обнаружить, что в трех других кластерах наблюдаются выбросы в аналогичных масштабах и с похожими характеристиками.
«Затем стало ясно, что мы открыли новый тип космического явления«, — сказала Кучити, — «что открывает возможность изучения внешней области скоплений галактик с помощью радио наблюдений«.
Исследователь признает, что обнаружение мегагало не случайно с помощью LOFAR. На самом деле они очень большие, а их излучение очень слабое, яркое, особенно на низких радиочастотах. Чувствительный радиотелескоп, работающий на низкой радиочастоте, такой как LOFAR, является идеальным инструментом для их обнаружения.
В настоящее время LOFAR модернизируется до версии LOFAR2.0, которая станет еще более чувствительным прибором. Это позволит найти еще больше ценной информации о мегагало. Если они присутствуют в большой части скоплений (или даже во всех), эти результаты могут открыть новую область исследований, новый способ систематического изучения периферии скоплений галактик с помощью радио наблюдений.