Dziwne źródła radiowe w odległej gromadzie galaktyk przeczą temu, co wcześniej sądzili badacze

Galaktyki stanowią zaledwie kilka procent całkowitej masy gromady. Około 80 procent to ciemna materia, a reszta to gorąca plazmowa "zupa", czyli gaz podgrzany do temperatury powyżej 10 milionów stopni Celsjusza i przeplatany słabymi polami magnetycznymi.

- Wraz z naszym międzynarodowym zespołem zidentyfikowaliśmy serię rzadko obserwowanych obiektów radiowych. Są to relikt radiowy, halo radiowe i tzw. skamieniałą emisję radiową w szczególnie dynamicznej gromadzie galaktyk zwanej Abell 3266. Przeciwstawiają się istniejącym teoriom na temat pochodzenia takich obiektów i ich cechom - powiedział dla "Sciencealert" Christopher Riseley z Uniwersytetu w Bolonii.

Relikty radiowe i "skamieniałości"

Gromady galaktyk umożliwiają badanie szerokiego zakresu procesów – w tym magnetyzmu i fizyki plazmy – w środowiskach, których naukowcy nie są w stanie odtworzyć w laboratoriach. Kiedy klastry zderzają się ze sobą, w cząstki gorącej plazmy trafiają ogromne ilości energii, generując emisję radiową. A ta emisja ma różne kształty i rozmiary.

Jednym z przykładów są właśnie radiowe relikty. Mają kształt łuku i leżą na obrzeżach gromady, zasilane falami uderzeniowymi przemieszczającymi się przez plazmę, które powodują skok gęstości lub ciśnienia i energetyzują cząstki.

Są też "skamieniałe" źródła radiowe. Są to pozostałości po śmierci supermasywnej czarnej dziury w centrum galaktyki. Czarne dziury wystrzeliwują ogromne strumienie plazmy daleko poza samą galaktykę. Gdy kończy im się paliwo i wyłączają się, zaczynają się rozpraszać. Szczątki te są tym, co wykrywamy jako "skamieliny" radiowe.

Gromada galaktyk Abell 3266

Artykuł opublikowany w "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society", przedstawia bardzo szczegółowe badanie gromady galaktyk zwanej Abell 3266. Jest to szczególnie dynamiczny i chaotyczny układ zderzający oddalony o około 800 milionów lat świetlnych. Ma wszystkie cechy systemu, w którym powinny znajdować się relikty - jeszcze do niedawna ich nie wykryto.

Kontynuując prace przeprowadzone na początku tego roku przy użyciu Murchison Widefield Array, badacze wykorzystali nowe dane z radioteleskopu ASKAP i Australia Telescope Compact Array (ATCA), aby zobaczyć Abell 3266 bardziej szczegółowo. Dane przedstawiają złożony obraz. Widać to na głównym obrazie: żółte kolory pokazują cechy, w których aktywny jest wkład energii. Niebieska mgiełka reprezentuje gorącą plazmę, uchwyconą w promieniowaniu rentgenowskim. Bardziej czerwone kolory pokazują cechy, które są widoczne tylko przy niższych częstotliwościach. Oznacza to, że te obiekty są starsze i mają mniej energii. Albo z biegiem czasu stracili dużo energii, albo nigdy nie miały zbyt wiele.

Relikt radiowy jest widoczny na czerwono w dolnej części obrazu. Dane zebrane przez badaczy ujawniają szczególne cechy, których nigdy wcześniej nie widziano w relikcie. Jego wklęsły kształt jest również niezwykły, dzięki czemu zyskał miano "niewłaściwej drogi" relikwii. Ogólnie rzecz biorąc, dane negują wiedzę na temat generowania reliktów.

Starożytne pozostałości supermasywnej czarnej dziury

Skamielina radiowa, widoczna w prawym górnym rogu głównego obrazu, jest bardzo słaba i czerwona, co wskazuje, że jest starożytna. Zdaniem badaczy, ta emisja radiowa pierwotnie pochodziła z galaktyki w lewym dolnym rogu, z centralną czarną dziurą, która od dawna nie istnieje. Najlepsze modele fizyczne po prostu nie pasują do danych. To ujawnia luki w  zrozumieniu ewolucji tych źródeł – luki, które naukowcy starają się wypełnić.

Christopher Riseley zdradził, że używając sprytnego algorytmu, rozogniskowali główny obraz, aby znaleźć bardzo słabą emisję, która jest niewidoczna w wysokiej rozdzielczości, odkrywając pierwsze wykrycie halo radiowego w Abell 3266.

To początek drogi do zrozumienia Abell 3266. Badacze odkryli mnóstwo nowych i szczegółowych informacji, ale badanie wzbudziło jeszcze więcej pytań.