Чандра, космический телескоп НАСА раскрывает тайну столкновения скоплений галактик «Скрипичный ключ»

Астрономы использовали рентгеновскую обсерваторию «Чандра» НАСА, чтобы выяснить причину появления необычного образования радиоволн, которое они назвали «Скрипичный ключ», поскольку его форма сильно напоминает музыкальный символ.

Исследователи пришли к выводу, что «Скрипичный ключ», скорее всего, образовался в результате вспышки сверхмассивной черной дыры, за которой последовало столкновение двух скоплений галактик. Статья с описанием результатов исследования, проведенного под руководством Андреа Боттеона из Национального института астрофизики Италии, была опубликована в среду в журнале «Астрономия и астрофизика».
https://arxiv.org/abs/2607.06659

Объяснить природу «Скрипичного ключа» было особенно сложно, поскольку это образование находится почти прямо за плоскостью Млечного Пути, а это значит, что звезды, газ и пыль нашей родной галактики в значительной степени закрывают его от Земли. Однако с помощью телескопов, которые позволяют заглянуть сквозь межзвездное вещество, группа исследователей смогла определить, что именно отвечает за эту необычную структуру.

"Чандра" НАСА и немецкая компания Extended RÖntgen Survey с помощью рентгеновского телескопа Imaging Telescope Array (eROSITA) обнаружили рассеянный горячий газ в месте расположения Скрипичного ключа, что показывает, что объект находится в скоплении галактик. Исследователи также определили, что скопление галактик на самом деле представляет собой два скопления, находящихся в процессе слияния. Скопления галактик являются одними из крупнейших структур во Вселенной, содержащих сотни отдельных галактик и огромные резервуары перегретого газа.

На этом новом составном изображении «Скрипичного ключа» и его скопления синим цветом показан газ с температурой в несколько миллионов градусов, обнаруженный рентгеновскими телескопами «Чандра» и eROSITA. Часть данных «Чандры» получена с помощью специальной методики, которую авторы использовали, чтобы выделить важные особенности на снимках «Чандры». Радиоданные, представленные красным цветом, получены с помощью низкочастотного радиотелескопа (LOw Frequency ARray, LOFAR) — крупной сети радиотелескопов в Европе. Они позволяют увидеть двойника музыкальной нотной записи. Последний фрагмент совмещенного изображения получен с помощью инфракрасных данных, собранных Британским инфракрасным телескопом, и выглядит преимущественно белым.

Авторы пришли к выводу, что «Скрипичный ключ», скорее всего, сформировался в результате двухэтапного процесса. Сначала более ранняя вспышка сверхмассивной черной дыры в центре скопления галактик разогнала облака заряженных частиц и магнитных полей почти до скорости света. Это привело к своего рода космическому крещендо и поначалу вызвало появление ярких радиоволн, которые позже ослабли, когда частицы потеряли энергию. Затем столкновение двух скоплений сжало облако или придало ему новую энергию, и оно снова стало излучать радиоволны. Ударные волны, похожие на звуковой удар от сверхзвукового самолета, возникшие в результате столкновения, могли сыграть свою роль в этом процессе восстановления энергии.

Чтобы выявить свидетельства столкновения скоплений на снимках «Чандры», авторы использовали специальный метод, который позволяет определить, насколько горячий газ скопления отклоняется от симметричной формы. Большая часть горячего газа имеет симметричную форму, напоминающую овал. Авторы удалили эту симметричную овальную форму с исходного рентгеновского изображения. Оставшееся рентгеновское излучение на остаточном изображении ярче всего слева и справа и слабее всего в центре. Новое составное изображение объединяет исходное рентгеновское и остаточное рентгеновское изображения.

Более яркие рентгеновские лучи на остаточном изображении слева и справа от центра скопления указывают на то, что столкновение двух скоплений, вероятно, произошло в направлении слева направо, как видно на изображении. По мнению исследователей, прямое столкновение двух скоплений произошло несколько сотен миллионов лет назад, и сейчас скопления удаляются друг от друга.

Сходство с скрипичным ключом — это парейдолия, явление, при котором люди видят знакомые формы в случайных данных, поскольку никакой научной связи с нотной записью нет.

Визуальное описание
В этом выпуске представлено составное изображение удивительного образования в радиодиапазоне, которое сильно напоминает скрипичный ключ и парит в центре двух сталкивающихся скоплений галактик.

Здесь галактики в скоплениях галактик, а также звезды и галактики на переднем и заднем плане усеивают изображение точками света на фоне черноты космоса. В центре кадра — большое овальное сине-фиолетовое облако с неровными краями. Это газовое облако с температурой в миллионы градусов в двух скоплениях, обнаруженных в рентгеновском диапазоне телескопами «Чандра» и eROSITA — расширенным рентгеновским обзором с помощью телескопа с матрицей изображений.

Посреди фиолетового поля, слегка наклонившись влево, виднеется нечто похожее на гигантский скрипичный ключ, небрежно нарисованный неоново-розовым маркером. Как и в нотной записи, в честь которой он назван, в этом знаке есть сильный вертикальный штрих с непрерывной плавной линией, которая изгибается то в одну, то в другую сторону, двигаясь сверху вниз.

Судя по всему, формирование радиоволн происходит в два этапа. Сначала из сверхмассивной черной дыры выбрасываются заряженные частицы и магнитные поля, которые создают яркие радиоволны. Со временем эти волны ослабевают и теряют энергию, но при столкновении двух скоплений галактик они снова набирают силу и сжимаются.