Обнаружен супермощный двойной космический удар

Одни из самых мощных явлений во Вселенной — сверхмассивная черная дыра и столкновение гигантских галактических кластеров — объединились, чтобы создать колоссальный космический ускоритель элементарных частиц.

Совместив данные, полученные обсерваторией НАСА «Чандра», Karl G. Jansky Very Large Array (VLA), радиотелескопом GMRT в Индии и другими телескопами, ученые выяснили, что происходит, когда материя, выбрасываемая гигантской черной дырой, подвергается воздействию двух сталкивающихся галактических скоплений.

«Мы наблюдали каждое из этих захватывающих явлений во многих местах, но только по отдельности, — сообщил руководитель исследования Райнаут ван Вирен из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CFA) в Кембридже, штат Массачусетс. — Впервые мы увидели их во взаимодействии в одной и той же системе».

Этот космический двойной удар был обнаружен в паре сталкивающихся галактических скоплений под названием Abell 3411 и Abell 3412, расположенных на расстоянии около двух миллиардов световых лет от Земли. Оба кластера очень массивные, вес каждого из них в квадриллион раз больше солнечного.
Кометообразное рентгеновское излучение, обнаруженное обсерваторией «Чандра», сформировано горячим газом из одного кластера, пронизывающим горячий газ второго. Оптические данные обсерватории Кека и японского телескопа Субару (Мауна-Кеа, Гавайи) выявили галактики в каждом кластере.

Вихрь в одном из скоплений галактик образован сверхмассивной черной дырой в виде вращающейся плотной магнитной воронки. Мощные электромагнитные поля, связанные с этой структурой, ускорили притекающий из окрестностей черной дыры газ, образовав энергичную высокоскоростную струю.

Затем ускоренные частицы этой струи ускорились еще раз, встретившись с колоссальными ударными волнами (космические версии акустических ударов, генерируемых сверхзвуковым самолетом), возникшими при столкновении массивных газовых облаков, связанных с галактическими скоплениями.

«Это почти как запуск ракеты на околоземную орбиту и ее выброс за пределы Солнечной системы в результате воздействия второй ударной волны, — пояснил соавтор работы Фелипе Андраде-Сантос. — Эти частицы являются одними из наиболее энергичных частиц, наблюдаемых во Вселенной, благодаря двойной порции энергии».

Исследование раскрывает давнюю тайну о происхождении красивых вихрей радиоизлучения в галактических скоплениях, простирающихся на миллионы световых лет. Команда пришла к выводу, что по мере того как ударные волны движутся по кластеру на протяжении сотен миллионов лет, дважды ускоренные частицы создают гигантские водовороты радиоизлучения.

«Результаты показывают, что замечательная комбинация мощных событий генерирует эти мощнейшие во Вселенной „заводы“ по ускорению частиц, — говорит соавтор Уильям Доусон из Ливерморской национальной лаборатории, штат Калифорния. — Потребовалось сочетание крупнейших обсерваторий мира, чтобы понять это».

Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.