Впервые астрономы мельком увидели ударные волны, пробегающие по нитям космической паутины — огромного клубка галактик, газа и тёмной материи, заполняющего наблюдаемую Вселенную.
Объединение сотен тысяч изображений радиотелескопа выявило слабое свечение, возникающее, когда ударные волны посылают заряженные частицы через магнитные поля, пронизывающие космическую паутину. Обнаружение этих ударных волн может дать астрономам лучшее представление об этих крупномасштабных магнитных полях, свойства и происхождение которых в значительной степени загадочны, сообщают исследователи в журнале Science Advances от 17 февраля.
Наконец, астрономы «могут подтвердить то, что до сих пор было предсказано только с помощью моделирования — что эти ударные волны существуют», — говорит астрофизик Маркус Брюгген из Гамбургского университета в Германии, который не участвовал в новом исследовании.
В самом большом масштабе наша Вселенная выглядит как швейцарский сыр. Галактики распределены в пространстве неравномерно, а собраны в огромные скопления, связанные гибкими нитями разбавленного газа, галактик и темной материи и разделенные не совсем пустыми пустотами ( SN: 10/3/19 ).
Под действием гравитации скопления галактик сливаются, нити сталкиваются, и газ из пустот падает на нити и скопления. В симуляциях космической паутины все это действие последовательно вызывает огромные ударные волны в нитях и вдоль них.
Нити составляют большую часть космической паутины, но их гораздо труднее обнаружить, чем галактики ( SN: 20.01.14 ). Хотя ученые и раньше наблюдали ударные волны вокруг галактических скоплений, ударные волны в волокнах «на самом деле никогда не наблюдались», — говорит астроном Рейнаут ван Верен из Лейденского университета в Нидерландах, не участвовавший в исследовании. «Но они должны быть в основном повсюду в космической сети».
Ударные волны вокруг нитей будут ускорять заряженные частицы через магнитные поля, пронизывающие космическую паутину ( SN: 6/6/19 ). Когда это происходит, частицы излучают свет на длинах волн, которые могут обнаружить радиотелескопы, хотя сигналы очень слабые.
Моделирование космической паутины и ее магнитного поля (голубой цвет), подобное изображенному здесь, предсказывает, что ударные волны вдоль волокон и вокруг скоплений галактик должны излучать слабые радиосигналы (розовый цвет). На вставке показано, как может выглядеть объединение многих радиоизображений пар галактических скоплений в смоделированной сети, с цветами, представляющими температуру и плотность газа (высокие значения желтые, низкие значения фиолетовый и черный). Ф. ВАЗЗА, Д. УИТТОР И ДЖ. УЭСТ
Единственная ударная волна в филаменте «будет выглядеть ничем, она будет выглядеть как шум», — говорит радиоастроном Тесса Вернстром из Международного центра радиоастрономических исследований в Кроули, Австралия.
Вместо того чтобы искать отдельные ударные волны, Вернстрем и ее коллеги объединили радиоизображения более 600 000 пар галактических скоплений, достаточно близких, чтобы их можно было соединить волокнами, чтобы создать единое «сложенное» изображение. Это усилило слабые сигналы и показало, что в среднем наблюдается слабое радиосвечение от нитей между скоплениями.
«Когда вы можете копать ниже шума и при этом получать результат — лично для меня это захватывающе», — говорит Вернстром.
Слабый сигнал сильно поляризован, а это означает, что радиоволны в основном выровнены друг с другом. Ван Верен говорит, что сильно поляризованный свет необычен для космоса, но его можно ожидать от радиоизлучения, испускаемого ударными волнами. «Так что это действительно, я думаю, очень хорошее доказательство того, что толчки, вероятно, действительно присутствуют».
Открытие выходит за рамки подтверждения предсказаний моделирования космической сети. Поляризованное радиоизлучение также предлагает редкий взгляд на магнитные поля, которые пронизывают космическую паутину, хотя и косвенно.
«Эти толчки, — говорит Брюгген, — действительно способны показать, что существуют крупномасштабные магнитные поля, которые образуют [что-то] вроде оболочки вокруг этих нитей».
Он, ван Верен и Вернстрем отмечают, что вопрос о том, как вообще возникли космические магнитные поля, остается открытым. Роль этих полей в формировании космической сети столь же загадочна.
— Это одна из четырех основных сил природы, верно? Магнетизм, — говорит Вернстром. «Но, по крайней мере, в таких больших масштабах мы действительно не знаем, насколько это важно».
Для того, чтобы быть в курсе новостей в сфере науки, подписывайтесь на наш Telegram-канал.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
