Странная галактика в форме лука и стрелы падает на сверхзвуковой скорости

Фото из открытых источников

Международная группа астрономов обнаружила галактическую систему исключительной морфологии, представляющую собой вытянутую структуру в форме лука и стрелы, простирающуюся примерно на 1,8 миллиона световых лет. Исследователи описывают эту конфигурацию как «замечательную» и отмечают, что ей нет аналогов в предыдущих наблюдениях обычных радиогалактик.

В статье, опубликованной в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, описывается астрономический объект под названием RAD-BAARG (Bow-And-Arrow Radio Galaxy), обнаруженный благодаря высокочувствительным изображениям, полученным с помощью низкочастотного телескопа LOFAR (Low-Frequency Array) в рамках проекта LoTSS, который считается одним из самых глубоких низкочастотных радиообзоров, проведенных на сегодняшний день.

Исследование, проведенное под руководством Ананды Хоты, основателя и директора астрономической лаборатории RAD@home в Индии, показало, что эта система обладает настолько выраженной структурной асимметрией, что может представлять собой один из самых четких радиоастрономических признаков ударной волны, когда-либо наблюдавшихся при падении галактики со сверхзвуковой скоростью в окружении галактического скопления.

Хота, имеющий двадцатипятилетний опыт изучения радиогалактик, заявил, что морфология этого источника не похожа ни на один другой, который он видел за всю свою профессиональную карьеру, подчеркнув уникальность этой небесной структуры, демонстрирующей свидетельства взаимодействия релятивистской радиоактивной плазмы и крупномасштабной ударной волны, образовавшейся во время падения галактики в окружение близлежащего скопления.

Как объясняют исследователи в опубликованной статье, радиогалактики — это астрономические системы, питаемые сверхмассивными черными дырами, расположенными в их центрах, которые генерируют струи релятивистской намагниченной плазмы, выбрасываемые в межгалактическое пространство с необычайной скоростью.

В конкретном случае RAD-BAARG одна из этих струй, по-видимому, взаимодействует с крупной ударной волной, которая образуется, когда галактика-хозяин проходит через окружающий горячий газ на своей траектории падения к соседнему скоплению галактик. Этот процесс сравним с ударной волной, генерируемой перед самолетом, когда он превышает скорость звука, хотя в данном случае масштабы достигают поистине космических величин.

Радиоизлучающая плазма от RAD-BAARG освещает эту структуру, которая в противном случае была бы чрезвычайно слабой, что позволяет визуализировать её на низкочастотных радиоизображениях, полученных исследовательской группой. На западной стороне источника астрономы наблюдали узкую струю, питающую область излучения в форме сектора, и гигантскую дугообразную структуру, простирающуюся почти на 560 килопарсеков, что эквивалентно упомянутым ранее 1,8 миллионам световых лет.

На противоположной стороне струя приобретает искаженную S-образную форму, за которой следует смещенный, слабый хвост длиной почти 600 килопарсеков, образующий структурный комплекс, указывающий на интенсивное взаимодействие между радиоактивной плазмой и окружающей ее крупномасштабной средой.

Исследовательская группа установила, что галактика-хозяин находится в динамически сложной среде, содержащей системы скоплений галактик на аналогичных расстояниях, а наблюдаемая морфология согласуется с взаимодействием радиоджетов и крупномасштабных градиентов окружающей среды, массивными движениями газа и возможным сжатием, связанным с ударной волной, которое произошло при падении галактики.

Хотя теоретические исследования и компьютерное моделирование давно предсказывали существование ударных волн вокруг падающих галактик, прямое обнаружение этих явлений было чрезвычайно затруднительным из-за чрезвычайно рассеянного и слабого характера окружающего газа, что придает этому открытию особую научную значимость.

Пратик Дабхаде из Национального центра ядерных исследований в Польше, ведущий соавтор исследования, отметил, что RAD-BAARG интересен не только своей поразительной формой, напоминающей лук и стрелу, но и тем, что он расположен в сложной среде с множеством гало, где потоки газа, падение частиц и возможные ударные волны могут изменять форму радиоактивной плазмы, и подчеркнул, что LOFAR позволяет наблюдать это слабое излучение с низкой поверхностной яркостью с удивительной детализацией.

Дабхаде добавил, что благодаря LoTSS DR3 и будущей обсерватории Square Kilometre Array (SKAO), которая в настоящее время строится и должна стать самым мощным в мире радиотелескопом, можно будет обнаружить гораздо больше систем, в которых радиогалактики выявляют ранее невидимые взаимодействия между джетами, галактиками и их окружением.

Шубрангшу Гош из Университета SRM в Сиккиме, Индия, и один из ведущих авторов работы, заявил, что представленное наблюдение представляет собой первое прямое изображение характерной дугообразной морфологии в радиодиапазоне, полученное при сверхзвуковом падении радиогалактики в среду скопления, предлагая впечатляющий, хрестоматийный пример большой ударной волны.

Исследователь выразил надежду, что обнаружение большего количества подобных источников в период работы СКАО позволит гораздо глубже понять взаимодействие реактивных двигателей с окружающей средой, а также вытекающие из этого процессы обратной связи.

Необычный источник был впервые обнаружен Пранимом Лимбо, участником программы RAD@home и гражданским ученым, во время анализа изображений, полученных в ходе обзора LOFAR. Это открытие особенно важно, учитывая, что Лимбо родом из отдаленного горного региона Гималаев и не имеет доступа к крупному астрономическому учреждению. Это подчеркивает потенциал совместных исследований в области гражданской науки, позволяющих мотивированным студентам и учащимся участвовать в передовых астрономических исследованиях.

С момента своего основания в 2013 году программа RAD@home обучила участников по всей Индии анализу астрономических данных, полученных с помощью телескопов мирового класса, и внесению вклада в профессиональные научные открытия независимо от их географического или институционального происхождения. Эта рабочая модель доказала свою эффективность в данном случае.

Это открытие также указывает на захватывающие будущие возможности для радиоастрономических установок следующего поколения, и исследовательская группа надеется, что методы искусственного интеллекта и машинного обучения можно будет использовать для выявления дополнительных необычных радиогалактик, скрытых в огромных объемах данных, ожидаемых от будущих радиообзоров.

Научное сообщество с нетерпением ожидает ввода в эксплуатацию SKAO, который позволит проводить сверхчувствительные исследования и, возможно, выявит множество новых примеров взаимодействий, связанных с ударными волнами, вокруг падающих галактик, помогая астрономам лучше понять, как радиогалактики эволюционируют в крупномасштабной космической среде и какую роль эти процессы играют в эволюции структур Вселенной.