Астрономы обнаружили галактику в форме лука и стрелы с гигантской ударной волной

Международная группа астрономов обнаружила необычную радиогалактику, форма которой напоминает лук и стрелу. Протяжённость этой гигантской структуры достигает примерно 1,8 миллиона световых лет, а её внешний вид настолько необычен, что исследователи не смогли найти аналогов среди известных радиогалактик.

Новый объект получил обозначение RAD-BAARG, что можно перевести как «радиогалактика в форме лука и стрелы». Его удалось обнаружить благодаря высокочувствительным наблюдениям, выполненным с помощью европейского радиотелескопа LOFAR в рамках одного из самых глубоких обзоров неба в низкочастотном радиодиапазоне.

Авторы работы считают, что объект может представлять собой один из наиболее убедительных примеров гигантской ударной волны, возникшей при движении галактики через горячий газ галактического скопления.

Исследование возглавил индийский астроном Ананда Хота, основатель научного проекта RAD@home. По словам учёных, необычная структура объекта свидетельствует о сложном взаимодействии между потоками плазмы, выбрасываемыми центральной сверхмассивной чёрной дырой, и окружающей средой на масштабах сотен тысяч световых лет.

Ананда Хота, изучающий радиогалактики более двадцати пяти лет, отметил, что за всю свою научную карьеру не встречал ничего подобного. По его словам, наблюдаемая форма объекта указывает на взаимодействие между релятивистской плазмой и крупномасштабной ударной волной, образовавшейся во время движения галактики через плотную газовую среду соседнего галактического скопления.

Радиогалактики представляют собой системы, в центре которых находятся сверхмассивные чёрные дыры. Они выбрасывают в межгалактическое пространство мощные струи намагниченной плазмы, движущиеся со скоростями, близкими к скорости света. Эти струи способны простираться на сотни тысяч и даже миллионы световых лет от родительской галактики.

В случае RAD-BAARG один из плазменных джетов, по всей видимости, взаимодействует с огромной дугообразной ударной волной. Учёные предполагают, что она образуется потому, что галактика движется через горячий разреженный газ внутри окружающего её галактического скопления быстрее скорости распространения звуковых волн в этой среде. Подобно тому как перед сверхзвуковым самолётом в атмосфере возникает ударная волна, перед движущейся галактикой может формироваться гигантская область сжатия газа. Однако в данном случае размеры структуры достигают сотен тысяч световых лет.

Обычно такие ударные волны чрезвычайно трудно обнаружить напрямую, поскольку окружающий горячий газ очень разрежён и слабо излучает. Однако плазма, испускающая радиоволны, словно подсвечивает эту структуру, делая её заметной для радиотелескопов.

На западной стороне объекта исследователи обнаружили узкий плазменный джет, питающий веерообразную область радиоизлучения и гигантскую дугу длиной около 560 тысяч парсеков. Именно эта структура и формирует характерный «лук», благодаря которому галактика получила своё название.

На противоположной стороне джет принимает искажённую S-образную форму, а затем переходит в слабый вытянутый хвост длиной почти 600 тысяч парсеков. Такая конфигурация указывает на сильное влияние окружающей среды на распространение плазмы и свидетельствует о сложных процессах взаимодействия между галактикой и окружающим её веществом.

Анализ показал, что галактика находится в динамически сложной области Вселенной, содержащей несколько массивных галактических гало и скоплений на близких расстояниях. По мнению исследователей, наблюдаемая структура может быть результатом воздействия крупных потоков газа, перемещения вещества внутри скопления и ударных волн, возникающих при падении галактики в более плотные области космической среды.

Хотя существование подобных ударных волн предсказывалось теоретическими моделями и компьютерными симуляциями на протяжении многих лет, получить их прямые наблюдательные свидетельства удавалось крайне редко. Именно поэтому новое открытие представляет особый интерес для астрономов.

Соавтор исследования Пратик Дабхаде из Национального центра ядерных исследований в Польше отметил, что объект интересен не только своей необычной формой. Он расположен в сложной системе из нескольких гало, где потоки газа, процессы аккреции и ударные волны способны существенно изменять структуру радиоизлучающей плазмы. По его словам, чувствительность радиотелескопа LOFAR позволила увидеть эти слабые структуры с беспрецедентной детализацией.

Учёные считают, что в будущем удастся обнаружить ещё множество подобных объектов. Этому должны способствовать как продолжающиеся обзоры неба, так и строительство Международной обсерватории квадратного километра — будущего крупнейшего радиотелескопа мира.

Другой соавтор работы, Шубхрангшу Гхош из Университета СРМ в Сиккиме, заявил, что RAD-BAARG может быть первым прямым примером характерной дугообразной ударной волны, связанной с радиогалактикой, движущейся через газовую среду галактического скопления. По его словам, объект представляет собой практически учебный пример подобных процессов.

Примечательно, что необычную галактику первым заметил участник гражданского научного проекта RAD@home Праним Лимбо во время анализа архивных изображений LOFAR. Исследователи подчёркивают, что открытие особенно интересно тем, что Лимбо живёт в удалённом горном районе Гималаев и не связан с крупными научными учреждениями. Этот случай демонстрирует, какую важную роль могут играть проекты гражданской науки в современных астрономических исследованиях.

Авторы работы также рассчитывают, что в будущем искусственный интеллект поможет находить аналогичные объекты среди огромных объёмов данных, которые будут собирать новые поколения радиотелескопов. По их мнению, изучение подобных систем позволит лучше понять, как радиогалактики взаимодействуют с окружающей средой и какую роль такие процессы играют в эволюции крупномасштабной структуры Вселенной.

Результаты исследования опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters.