В далеком скоплении обнаружили двойное радиогало

Команда астрофизиков во главе с Терезой Кантвеллу из Манчестерского Университета обнаружила обширные области, заполненные радиоизлучением, которые находятся в галактическом кластере MACSJ2243.3-0935. Находка позволит прояснить особенности формирования крупномасштабной структуры Вселенной. С препринтом статьи можно ознакомиться на сайте arXiv.org.

Галактические скопления или кластеры являются одними из крупнейших структур во Вселенной, которые формируются благодаря гравитации. Большая часть массы кластеров образована темной материей. Оставшиеся 10-20 процентов массы состоят из обычной или барионной материи. К последней также относится горячая межгалактическая среда, которая представляет собой горячую плазму и космические лучи из высокоэнергетических электронов. Астрофизические наблюдения за распределением радиоизлучения позволяют изучить негорячую составляющую межгалактической среды и прояснить некоторые особенности распределения вещества во Вселенной.

Ученые выделяют несколько типов распределения радиоизлучения в скоплениях галактик: радиореликты и гигантские радиогало. Радиореликты — вытянутые области радиоизлучения, которые находятся на периферии скопления и сильно поляризованы. Гигантские радиогало обычно располагаются в центре кластеров, имеют округлую форму и деполяризованы. Оба типа радиогало связаны с турбулентными процессами в горячей межгалактической среде, которые разгоняют электроны до релятивистских скоростей. Обнаружение радиогало у кластеров дают ученым возможность больше узнать об эволюции галактических скоплений.

Ученые исследовали скопление галактик MACSJ2243.3-0935, которое является центром сверхскопления SCL2243-0935. Этот кластер является одним из самых удаленных из известных скоплений от Земли и находится на расстоянии примерно в 4,6 миллиарда световых лет. Причиной выбора этого космического объекта явилось то, что масса кластера, его температура и особенности распространения рентгеновского излучения указывали на возможность существования обширного гало радиоизлучения. Хотя уже проводились наблюдения за скоплением в радиодиапазоне, радиогало найти пока не удавалось.

В новом исследовании астрофизики воспользовались двумя радиотелескопами: KAT-7 в Южной Африке и Giant Meterwave Radio Telescope (GMRT), который располагается в Индии. Ученые провели наблюдения за кластером на радиочастотах в 1,4 Гигагерц и 610 Мегагерц.

Ученые обнаружили, что в центре MACSJ2243.3-0935 скрывалась обширная область радиоизлучения с плотностью потока излучения примерно в 10^-2 Янских или 10^-27 Вт/(м²·Гц) при частоте в 1,4 Гигагерц. Спектральная плотность потока — параметр, который оценивает количество энергии, поступающую на квадратный метр поверхности за единицу времени в единичном интервале частот. Ширина обнаруженного радиогало составила около трех миллионов световых лет.

Найденная область распространения радиоизлучения относится к типу гигантских радиогало. Однако астрофизики обнаружили к западу от кластера и другой источник излучения с меньшей плотностью потока. Его длина составляет примерно 2,4 миллиона световых лет. Эта область, полагают ученые, относится к радиореликтам. Если это предположение подтвердится, то MACSJ2243.3-0935 станет одним из немногих кластеров с двумя типами радиогало. В будущем это поможет раскрыть механизмы формирования галактических скоплений на ранних стадиях развития Вселенной.

Александр Еникеев