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 .
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.
А
