Астрономы исследовали «Кластер Колбаса» на сверхнизких радиочастотах

Европейские астрономы с помощью радиотелескопа LOFAR (Low Frequency Array) провели уникальные наблюдения галактического скопления CIZA J2242.8+5301, известного также как «Кластер Колбаса». Это исследование, выполненное на сверхнизкой частоте 45 МГц, позволило получить новые данные о природе радиореликтов в этом скоплении.

Результаты опубликованы 29 мая на платформе arXiv. Галактические скопления представляют собой крупнейшие гравитационно связанные структуры во Вселенной, состоящие из сотен и тысяч галактик. Они часто формируются в результате слияний меньших скоплений, что делает их идеальными «лабораториями» для изучения космологии и эволюции галактик. Скопление CIZA J2242.8+5301 расположено на красном смещении z=0.192 и является хорошо изученным объектом. Оно известно своими двумя крупными радиореликтами — вытянутыми диффузными структурами, возникающими в результате синхротронного излучения космических электронов, ускоренных ударными волнами. Название «Кластер Колбаса» это скопление получило благодаря характерной дугообразной форме северного реликта.

Радиоисследование на рекордно низких частотах

Команда под руководством Джулии Лусетти из Гамбургского университета использовала антенную решетку LOFAR LBA (диапазон низких частот), чтобы исследовать кластер на частоте 45 МГц — самой низкой из когда-либо применявшихся для этого объекта. Целью было понять поведение радиореликтов и изучить низкоэнергетическую популяцию космических электронов.

«Наблюдения ниже 100 МГц особенно важны для изучения физики реликтов, так как они открывают доступ к самым низкоэнергетическим частицам космических лучей», — поясняют авторы исследования. В результате ученые обнаружили, что радиоструктура скопления значительно сложнее, чем считалось ранее. Помимо известных северного и южного реликтов, была выявлена сеть диффузных источников с морфологией «голова-хвост», что говорит о сложных взаимодействиях между реликтами и окружающей средой.

Спектральный анализ и числовые параметры

Северный реликт имеет форму изогнутой дуги и достигает линейного размера около 7,2 × 2,5 миллионов световых лет. Южный реликт — менее симметричный и вытянут примерно на 4,9 × 1,7 миллионов световых лет. Сравнив спектральные карты между 45 МГц и 144 МГц, учёные обнаружили чёткий спектральный градиент в обоих реликтах — индекс спектра уменьшается от внешнего края к центру скопления. Для северного реликта интегральный спектральный индекс составил −1,09, а для южного — −1,34. Эти значения соответствуют числам Маха 4,8 и 2,6 соответственно, что указывает на силу ударных волн в этих областях. Смоделировав распределение яркости северного реликта, исследователи пришли к выводу, что его структура лучше всего объясняется сценарием с минимальными эффектами проекции, слабой неоднородностью магнитного поля и незначительной деформацией ударного фронта.

Заключение

Это исследование стало шагом вперёд в понимании радиореликтов и динамики слияний галактических скоплений. Благодаря возможностям LOFAR астрономы теперь могут заглянуть в самые «древние» и малоэнергетические процессы, происходящие во Вселенной, и строить более точные модели её эволюции.

• NASA включило 300-мегапиксельную камеру космического телескопа Roman
• Чёрные дыры разных размеров могут выбрасывать струи вещества по единому правилу
• «Джеймс Уэбб» раскрыл удивительно упорядоченную погоду в мире в 20 световых годах от Земли
• Новолуние наступит 11 сентября: почему это хорошее время для наблюдения за звёздами
• Детектор LUX-ZEPLIN уловил загадочный сигнал: физики проверяют возможный след тёмной материи
• Сколько космических частиц проходит сквозь тело человека каждую секунду
• Загадочный космический гул может быть отголоском древних тёмных звёзд
• Земные микробы могут выживать в затененных районах Луны