Чандра раскрывает столкновение скоплений галактик в скрипичном ключе

Астрономы использовали рентгеновскую обсерваторию НАСА «Чандра», чтобы выяснить причину удивительного образования радиоволн, которое они прозвали «скрипичным ключом», потому что его отчетливая форма очень напоминает музыкальный символ.

Исследователи обнаружили, что скрипичный ключ, вероятно, вызван вспышкой сверхмассивной черной дыры, за которой последовало столкновение двух скоплений галактик. Статья с описанием результатов, подготовленная Андреа Боттеон из Национального института астрофизики (INAF) в Италии, опубликована в среду в журнале Astronomy & Astrophysicals.

Объяснение скрипичному ключу было особенно трудно найти, поскольку это образование находится почти прямо за плоскостью Млечного Пути, а это означает, что звезды, газ и пыль из нашей родной галактики в значительной степени закрывают обзор с Земли. Однако с помощью телескопов, способных проникнуть сквозь промежуточный материал, группа исследователей смогла определить, что отвечает за эту необычную структуру.

Рентгеновский телескоп НАСА «Чандра» и немецкий рентгеновский телескоп «Расширенное рентгеновское исследование с матрицей телескопов для визуализации» (eROSITA) обнаружили диффузный горячий газ в месте расположения Скрипичного ключа, показывая, что объект находится в скоплении галактик. Исследователи также определили, что скопление галактик на самом деле представляет собой два скопления, находящихся в процессе слияния. Скопления галактик — одни из крупнейших структур во Вселенной, содержащие сотни отдельных галактик и огромные резервуары перегретого газа.

На этом новом составном изображении Скрипичного ключа и его скопления синим цветом показан газ с температурой в несколько миллионов градусов, обнаруженный в рентгеновских лучах Chandra и eROSITA, а некоторые данные Chandra получены с помощью специальной техники, которую авторы использовали для выделения важных особенностей в данных Chandra. Радиоданные, показанные красным цветом от LOw Frequency ARray (LOFAR), крупной сети радиотелескопов в Европе, раскрывают двойника нотной записи. Последняя часть объединенного изображения получена на основе инфракрасных данных, полученных инфракрасным телескопом Соединенного Королевства, и выглядит в основном белым.

Авторы пришли к выводу, что скрипичный ключ, вероятно, сформировался в двухэтапный процесс. Во-первых, более ранняя вспышка сверхмассивной черной дыры в центре скопления галактик разогнала облака заряженных частиц и магнитных полей со скоростью, близкой к скорости света. Это привело к своего рода космическому крещендо и первоначально привело к появлению ярких радиоволн, которые позже исчезли, когда частицы потеряли энергию. Затем столкновение двух скоплений сжало или снова активизировало облако, которое снова стало ярче в радиоволнах. Ударные волны, похожие на звуковые удары сверхзвуковых самолетов, возникшие в результате столкновения, возможно, сыграли свою роль в этом процессе восстановления энергии.

Чтобы выявить доказательства столкновения скоплений в данных Чандры, авторы использовали специальную технику, которая исследовала, насколько горячий газ скопления отклоняется от симметричной формы. Большая часть горячего газа симметрична и имеет форму примерно овала. Авторы удалили этот симметричный овал из исходного рентгеновского изображения. Оставшееся рентгеновское излучение на остаточном изображении показывает, что оно наиболее яркое слева и справа и самое слабое в центре. Новое составное изображение объединяет как исходное рентгеновское изображение, так и остаточные рентгеновские изображения.

Более яркие рентгеновские лучи на остаточном изображении слева и справа от центра скопления означают, что столкновение между двумя скоплениями, вероятно, произошло в направлении слева направо, как видно на изображении. Исследователи полагают, что прямое столкновение между двумя скоплениями произошло несколько сотен миллионов лет назад, и сейчас скопления удаляются друг от друга.

Сходство со скрипичным ключом — это случай парейдолии, явления, когда люди видят знакомые формы в случайных данных, поскольку научной связи с нотной записью нет.

Центр космических полетов имени Маршалла НАСА в Хантсвилле, штат Алабама, управляет программой «Чандра». Рентгеновский центр «Чандра» Смитсоновской астрофизической обсерватории контролирует научные операции из Кембриджа, штат Массачусетс, и полеты из Берлингтона, штат Массачусетс.

Чтобы узнать больше о Чандре, посетите:

https://nasa.gov/chandra

Визуальное описание

В этом выпуске представлено составное изображение замечательного радиоволнового образования, сильно напоминающего музыкальный символ скрипичного ключа, парящего посреди двух сталкивающихся скоплений галактик.

Здесь галактики в скоплениях галактик, а также звезды и галактики на переднем и заднем плане покрывают изображение пятнышками света на фоне черноты космоса. В центре кадра находится большое овальное сине-фиолетовое облако с неровными краями. Это газовое облако с температурой в несколько миллионов градусов в двух скоплениях, обнаруженное в рентгеновских лучах Чандрой и eROSITA, расширенным рентгеновским исследованием с помощью массива визуализирующих телескопов.

В середине фиолетового поля, слегка наклонившись влево, находится нечто похожее на гигантский скрипичный ключ, свободно нарисованный неоново-розовым маркером. Как и нотная запись, в честь которой она названа, формация имеет четкий вертикальный штрих с непрерывной плавной линией, скользящей взад и вперед при движении сверху вниз.

Образование радиоволн, по-видимому, является результатом двухэтапного процесса. Сначала из сверхмассивной черной дыры были выброшены заряженные частицы и магнитные поля, создавшие яркие радиоволны. Эти волны со временем затухали и теряли энергию, прежде чем вновь активизироваться и сжаться при столкновении двух скоплений галактик.