Астрономы расшифровали гигантский «скрипичный ключ» в глубинах космоса

За плотной завесой Млечного Пути скрывается колоссальная структура, светящаяся в радиоволнах. Она выглядит почти как музыкальный скрипичный ключ. Астрономы давно знали о её существовании, но объяснить её природу долго не удавалось: звёзды, газ и пыль нашей Галактики блокировали обзор.

Когда исследователям наконец удалось заглянуть сквозь эту пелену, они обнаружили не простое одиночное событие. «Скрипичный ключ» оказался результатом двух мощнейших явлений, которые космос способен породить, — действовавших последовательно, с разницей в сотни миллионов лет.

Что скрывалось за завесой

Структура расположена почти прямо за плоскостью Млечного Пути — одно из худших мест для наблюдений с Земли. Звёзды, газ и пыль нашей Галактики действуют как плотный занавес, поглощая видимый свет и делая традиционные оптические телескопы практически бесполезными для изучения этого объекта.

Решение состояло в том, чтобы наблюдать в диапазонах, которые проходят сквозь занавес. Исследователи объединили данные двух рентгеновских обсерваторий — американской «Чандры» и немецкой eРОСИТА — с данными ЛОФАР, крупной сети европейских радиотелескопов. Вместе эти инструменты наконец вывели структуру в фокус.

Название «скрипичный ключ» — чистая парейдолия, свойственная человеку привычка видеть знакомые образы в случайных данных. Никакой научной связи с музыкой нет. Название прижилось просто потому, что сходство действительно поразительное.

Два столкнувшихся гиганта

Когда «Чандра» и eРОСИТА просканировали область, они обнаружили диффузный раскалённый газ с температурой в миллионы градусов, окружающий «Скрипичный ключ». Такой перегретый газ — надёжный опознавательный признак: он подтвердил, что структуру содержит скопление галактик, одно из крупнейших образований во Вселенной.

Скопления галактик поражают масштабом: каждое содержит сотни отдельных галактик, связанных гравитацией и погружённых в обширные резервуары перегретого газа. Однако здесь исследователи нашли нечто более драматичное, чем типичное скопление. Дальнейший анализ выявил два отдельных скопления галактик в процессе слияния. Слияния скоплений относятся к самым энергетическим событиям, которые производит Вселенная. Столкновение, по оценкам, произошло несколько сотен миллионов лет назад, и сейчас скопления постепенно расходятся.

Событие в две стадии

«Скрипичный ключ» сформировался не за один раз. Исследователи пришли к выводу, что он был построен в два этапа, разделённых огромным промежутком времени.

Первый этап начался со сверхмассивной чёрной дыры в центре скопления, которая выбросила огромные облака заряженных частиц и магнитных полей наружу почти со скоростью света. Этот выброс породил яркие радиоволны — вспышку космической энергии, которая со временем начала угасать, поскольку частицы теряли энергию за миллионы лет.

Затем наступил второй этап. Когда два скопления галактик столкнулись, удар сжал и вновь зарядил энергией это стареющее облако частиц. Радиоизлучение снова усилилось, а столкновение придало облаку характерную форму. Ударные волны от слияния — в принципе сравнимые со звуковыми ударами сверхзвуковых самолётов — вероятно, способствовали этому повторному разогреву.

Как удалось разглядеть столкновение

Обнаружить следы столкновения в данных «Чандры» оказалось сложнее, чем просто получить изображение. Исследовательская группа смоделировала естественную форму горячего газа, которая приближается к симметричному овалу, а затем математически вычла её из исходного рентгеновского изображения.

То, что осталось на остаточном изображении, оказалось красноречивым. Рентгеновское излучение было ярче всего слева и справа от центра скопления и слабее всего в середине. Эта асимметрия прямо указывала на столкновение вдоль оси слева направо — именно такой след оставляет лобовое слияние.

Итоговое композитное изображение объединяет несколько источников данных: исходные и остаточные рентгеновские данные «Чандры» показаны синим, радиоданные ЛОФАР — красным, инфракрасные данные Объединённого инфракрасного телескопа — белым. Научно точно и визуально захватывающе одновременно.

Работу возглавил Андреа Боттеон из Итальянского национального института астрофизики. Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics. Это напоминание о том, что некоторые из самых сложных историй Вселенной написаны светом, который мы не можем увидеть своими глазами, и что для их прочтения нужны терпение, правильные инструменты и готовность смотреть мимо очевидного. «Скрипичный ключ» формировался сотни миллионов лет. На его расшифровку у нас ушло значительно меньше времени, но только после того, как мы наконец поняли, где и как искать.