Новое исследование решило давние загадки гигантских радиодуг, которые образуются при столкновении скоплений галактик и простираются на миллионы световых лет, пишет Фокус.
Во время столкновений скоплений галактик остаются огромные призрачные дуги, которые представляют собой полосы рассеянного радиоизлучения, протирающиеся на миллионы световых лет. Эти странные структуры, созданные гигантскими ударными волнами, разгоняющими электроны до почти скорости света, называются "радиореликты". До сих пор физику этих странных структур объяснить было сложно. Исследование опубликовано на сервере препринтов arXiv, пишет Space.
Ранее с помощью космических телескопов астрономы обнаружили, что дугообразные структуры имеют магнитные поля, которые намного сильнее, чем предполагают модели. Также было обнаружено, что создающие их ударные волны, возникающие при столкновении скоплений галактик, имеют разную интенсивность в зависимости от того, как их измерять: с помощью радиоволн или рентгеновского излучения. При этом измерения в рентгеновском диапазоне света показывали, что ударные волны слишком слабые, чтобы вообще ускорить электроны, а значит вообще неясно, каким образом могли быть созданы "радиореликты". Теперь астрофизики решили эти загадки.
Ученые использовали масштабное моделирование, чтобы изучить формирование и эволюцию странных структур. Астрофизики также создали моделирование столкновений скоплений галактик на протяжении миллиардов лет. Это помогло понять необычную физику радиодуг.
В исследовании использовало столкновение двух массивных скоплений галактик, в результате чего возникли огромные дугообразные ударные волны, охватывающие почти 7 миллионов световых лет.
Затем ученые изучили физику взаимодействия одиночной ударной волны с турбулентными окраинами скоплений галактик. Они моделировали, как электроны ускоряются на фронте ударной волны и каким будет радиоизлучение.
Исследование показало, что по мере того, как ударная волна движется наружу через скопление галактик, она в конечном итоге сталкивается с другими ударными волнами, созданными холодным газом в пространстве между скоплениями галактик. Это приводит к сжатию газа в плотный слой, который сталкивается с более мелкими газовыми сгустками, образуя космический вихрь. Он усиливает магнитное поле и это соответствует наблюдениям.
Также астрофизики выяснили, что при прохождении ударной волны через плотные газовые сгустки определенные участки фронта ударной волны резко усиливаются и ускоряют электроны более эффективно. Это лучше можно увидеть в радиодиапазоне, чем с помощью рентгеновских лучей, что также соответствует наблюдениям.
Еще ученые выяснили, что на самом деле большую часть радиоизлучения создают только самые сильные участки фронта ударной волны.
