Во Вселенной немало объектов, размеры которых трудно осмыслить. Но несколько открытий последних лет заставили астрономов по-новому взглянуть на то, насколько огромными могут быть структуры, созданные отдельными галактиками.
Один из самых впечатляющих примеров — Порфирион, гигантская радиоструктура, названная в честь царя великанов из древнегреческой мифологии.
Она находится примерно в 7,5 миллиарда световых лет от нас. Порфирион впервые обнаружили в 2024 году, когда исследователи зарегистрировали радиоизлучение от двух мощных струй, вырывающихся из области вокруг чёрной дыры, предположительно расположенной в центре галактики.
Эти струи растянулись на 23 миллиона световых лет, или примерно на семь мегапарсеков. Это сопоставимо с расстоянием, которое заняли бы около 140 галактик размером с Млечный Путь, если расположить их одну за другой.
Астроном Мартейн Оэй из Лейденского университета и Калифорнийского технологического института отметил, что Порфирион показывает неожиданно тесную связь между объектами разных масштабов. Одна чёрная дыра создала структуру, размеры которой приближаются к масштабам космических нитей и пустот.
Чтобы нагляднее представить разницу, учёный предложил мысленно уменьшить струи Порфириона до размеров Земли. Тогда породившая их чёрная дыра имела бы размер всего около 0,2 миллиметра — примерно как амёба или крошечный клещ. Это выглядело бы так, словно один микроскопический организм создал фонтан энергии размером с целую планету.
Подобные струи образуют так называемые галактические радиолопасти — огромные области высокоэнергетической плазмы и газа, которые уходят далеко за пределы видимого диска галактики.
После открытия Порфирион стал крупнейшей известной структурой галактического происхождения. Позднее этот рекорд перешёл к радиогалактике TXS 0033+252, длина которой достигает 26 миллионов световых лет.
До Порфириона рекорд принадлежал другой структуре, найденной той же командой. Она получила название Алкионей и находится примерно в трёх миллиардах световых лет от Земли. Её радиоструи простираются на 16,3 миллиона световых лет.
Оба гиганта обнаружили в данных европейской радиосистемы LOFAR. Это сеть примерно из 20 тысяч антенн, распределённых по 52 площадкам в разных частях Европы.
Подобные открытия помогают исследователям лучше понимать, как росли и развивались галактики в ранней Вселенной. Они также позволяют изучать межгалактическую среду — вещество, заполняющее огромные пространства между галактиками.
Учёные пока знают о гигантских радиогалактиках сравнительно мало. Они состоят из центральной галактики с огромным количеством звёзд, вращающихся вокруг ядра со сверхмассивной чёрной дырой, а также из струй и лопастей, вырывающихся из галактического центра.
Эти струи взаимодействуют с межгалактическим веществом и ускоряют электроны, которые затем создают радиоизлучение.
Само явление не считается редкостью. Радиолопасти есть даже у Млечного Пути. Главная загадка заключается в другом: почему у некоторых галактик такие структуры вырастают до невероятных размеров в миллионы световых лет.
Порфирион и Алкионей особенно сложны для объяснения.
Чтобы создать настолько длинные струи, чёрная дыра должна была непрерывно поглощать вещество примерно в течение миллиарда лет. Для этого ей требовался огромный запас материала. Подобный процесс не считается типичным, хотя существование самих структур показывает, что он возможен.
Ещё одна проблема связана со стабильностью струй. Свет от Порфириона шёл до нас 7,5 миллиарда лет, поэтому астрономы видят его таким, каким он был в далёком прошлом, когда межгалактическое пространство было плотнее, чем сегодня.
Чем длиннее становится струя, тем труднее ей сохранять устойчивость. Даже небольшое возмущение должно постепенно разрушить её. Как струи Порфириона и Алкионея смогли пройти через такие огромные пространства и не распасться, пока остаётся загадкой.
Возможно, ответ поможет лучше понять устройство всей Вселенной.
Галактики распределены не случайно, а образуют так называемую космическую паутину. Она состоит из гигантских нитей тёмной материи, удерживающих галактики, крупных скоплений в местах пересечения этих нитей и огромных пустот между ними.
По расчётам исследователей, длина струй Порфириона составляла около 66% радиуса космической пустоты, внутри которой находилась его галактика.
Это означает, что подобные мегаструи могли участвовать в формировании космической паутины. Учёные предполагают, что они способны объяснить необычно высокую температуру вещества внутри пустот, а также обнаруженные там структуры магнитных полей. Энергия и магнитные поля могли быть занесены в эти области именно галактическими струями.
Особенно важно, что чёрные дыры, похожие на источник Порфириона, часто встречались в ранней Вселенной. Возможно, тогда существовало намного больше гигантских струй, чем удаётся обнаружить сегодня, и они играли заметную роль в формировании крупномасштабной структуры космоса.
Исследователи считают, что подобные галактики могут быть распространены и в более поздней Вселенной. Чем сильнее разрастаются их струи, тем труднее их заметить. Ещё сложнее обнаруживать такие объекты на больших расстояниях.
Поэтому небольшое число известных гигантских радиогалактик может объясняться не их редкостью, а ограничениями современных приборов. По мере развития радиоастрономии учёные ожидают найти намного больше подобных систем.
Продолжающиеся обзоры неба уже указывают на то, что в собранных данных могут скрываться ещё более крупные структуры. Поэтому нынешний рекорд, вероятно, продержится недолго.
