Специалисты из Потсдамского астрофизического института (AIP) разработали объяснение для трех ключевых вопросов, касающихся радиореликтов – огромных дуг радиоволнового излучения, появляющихся при взаимодействии скоплений галактик.
Эти радиореликты, достигающие в длину более 6 миллионов световых лет, возникают, когда ударные волны, вызванные столкновениями скоплений галактик, придают ускорение электронам, заставляя их испускать радиоволны. Однако научные наблюдения зарегистрировали три труднообъяснимых феномена: необычно большую напряженность магнитного поля в реликтах, несовпадение в оценках силы ударных волн при анализе радио- и рентгеновских данных, и то, что многие ударные волны, согласно рентгеновским измерениям, недостаточно мощные для формирования наблюдаемого радиоизлучения.
Используя новаторский многомасштабный метод, ученые произвели моделирование процессов от размеров галактических кластеров до траекторий отдельных электронов. "Решением стало рассмотрение проблемы в различных масштабах", – отметил главный автор исследования доктор Джозеф Уиттингем.
Моделирование показало, что при достижении границы скопления ударные волны вступают в контакт с другими ударными волнами. Это создает турбулентность, которая уплотняет и увеличивает магнитное поле до наблюдаемых уровней, разрешая первую загадку.
При прохождении через уплотнения газа отдельные части ударного фронта локально усиливаются, что увеличивает радиоизлучение. В свою очередь, рентгеновское излучение показывает среднюю, более низкую силу ударной волны, что объясняет различие в данных – это разрешает вторую загадку. Ввиду того, что основная часть реликтов создается наиболее мощными участками ударной волны, средние величины, полученные из рентгеновских данных, не вступают в противоречие с теорией ускорения электронов, что снимает третье противоречие.
Результаты исследования опубликованы на сервере препринтов arXiv.
Изображение: 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. Источник: AIP/J. Whittingham / phys.org
