Гигантские дуги радиоизлучения в скоплениях галактик десятилетиями ставили ученых в тупик. Теперь международная команда астрофизиков нашла объяснение, которое связывает космические процессы в масштабах от триллионов километров до орбит отдельных электронов.

Радиореликты возникают при столкновении скоплений галактик — крупнейших структур во Вселенной. Ударные волны разгоняют электроны, которые начинают излучать в радиодиапазоне. Проблема в том, что данные наблюдений постоянно противоречили теории. Рентгеновские измерения показывали слишком слабые ударные волны, а магнитные поля оказывались необъяснимо сильными.

Специалисты под руководством доктора Джозефа Уиттингема применили многомасштабное моделирование. Они начали с космологических симуляций, затем перешли к детальному анализу с высоким разрешением. Оказалось, что когда ударные волны достигают края скопления, они сталкиваются с холодным падающим газом. Это создает турбулентность, которая усиливает магнитное поле.

^{Во время слияния скоплений галактик дугообразные ударные волны распространяются наружу, преобразуя огромное количество энергии в тепло (вверху слева). Когда эти ударные волны сталкиваются с другими на краю скопления, они сжимают окружающее вещество, образуя плотный слой газа (показан здесь в поперечном сечении на увеличенной панели вверху справа). Воссоздав эту особенность в ещё более высоком разрешении моделирования (внизу справа), изучив эволюцию магнитных полей (внизу в центре) и смоделировав результирующее радиоизлучение (внизу слева), исследователи смогли получить ключевую информацию о происхождении радиореликтов}

Ключевое открытие: ударная волна неравномерна. Проходя через газовые сгустки, отдельные ее участки становятся значительно мощнее. Именно они и генерируют основное радиоизлучение. При этом рентгеновские данные фиксируют среднюю, более слабую ударную волну.

Модель ученых из Потсдамского астрофизического института (AIP) дает ответ на три главные загадки. Она объясняет природу аномально сильных магнитных полей, разрешает противоречие между рентгеновскими и радиоданными и доказывает, почему радиореликты существуют даже при, казалось бы, недостаточной средней мощности ударных волн.

Как заявил Уиттингем, успех этого исследования побуждает команду продолжить работу, чтобы разгадать и другие нерешенные загадки, связанные с радиореликтами.

^{* Главное фото – Во время слияния скоплений галактик дугообразные ударные волны распространяются наружу, преобразуя огромное количество энергии в тепло. На левом изображении показана плотность газа, на правом – рассеянная энергия с хорошо различимыми фронтами ударных волн}