Новое наблюдение: плазменные струи раскрывают магнитные поля далеко-далеко

Благодаря радиотелескопам и суперкомпьютерному моделированию исследователи впервые наблюдали плазменные струи, взаимодействующие с магнитными полями в массивном скоплении галактик на расстоянии 600 миллионов световых лет от нас.

Черная дыра (отмечена красным крестиком) в центре галактики MRC 0600-399 испускает струю частиц, которая изгибается в Т-образную форму «двойной косы», которая следует линиям магнитного поля на границе субскопления галактики. Кредит изображения: Изменено из Chibueze, Sakemi, Ohmura et al. (2021) Природа Рис. 1 (б)

Скопления галактик могут содержать до тысяч галактик, связанных гравитацией. Abell 3376 – это огромное скопление, образовавшееся в результате столкновения двух субгрупп галактик. Очень мало известно о магнитных полях, существующих в этом и подобных скоплениях галактик.

«Обычно сложно напрямую исследовать структуру внутрикластерных магнитных полей», – говорит астрофизик из Нагойского университета Цутому Такеучи, принимавший участие в исследовании. «Наши результаты ясно демонстрируют, как длинноволновые радионаблюдения могут помочь изучить это взаимодействие».

Международная группа ученых использовала радиотелескоп MeerKAT в Северном мысе Южной Африки, чтобы больше узнать об огромных магнитных полях Abell 3376. Одно из изображений с очень высоким разрешением, полученное телескопом, показало нечто неожиданное: плазменные струи, испускаемые сверхмассивной черной дырой в скоплении, изгибаются, образуя уникальную Т-образную форму, поскольку они распространяются на расстояние до 326 156 световых лет. Черная дыра находится в галактике MRC 0600-399, которая находится недалеко от центра Abell 3376.

Команда объединила данные своего радиотелескопа MeerKAT с данными рентгеновского излучения космического телескопа XXM-Newton Европейского космического агентства и обнаружила, что изгиб плазменной струи происходит на границе подкластера, в котором существует MRC 0600-399.

«Это говорит нам о том, что плазменные струи из MRC 0600-399 взаимодействуют с чем-то в нагретом газе, называемом внутрикластерной средой, которая существует между галактиками в пределах Abell 3376», – объясняет Такеучи.

Чтобы выяснить, что происходит, команда провела трехмерное «магнитогидродинамическое» моделирование, используя самый мощный в мире суперкомпьютер в области астрономических расчетов ATERUI II, расположенный в Национальной астрономической обсерватории Японии.

Моделирование показало, что струйные потоки, испускаемые черной дырой MRC 0600-399, в конечном итоге достигают и взаимодействуют с магнитными полями на границе субскопления галактики. Струйная струя сжимает силовые линии магнитного поля и движется по ним, образуя характерную Т-образную форму.

«Это первое открытие взаимодействия между плазменными струями кластерных галактик и внутрикластерными магнитными полями», – говорит Такеучи.

Международная команда только что начала строительство крупнейшего в мире радиотелескопа под названием Square Kilometer Array (SKA).

«Ожидается, что новые объекты, такие как SKA, раскроют роль и происхождение космического магнетизма и даже помогут нам понять, как развивалась Вселенная», – говорит Такеучи. «Наше исследование является хорошим примером возможностей радионаблюдения, одного из последних рубежей в астрономии».