В уголке космоса, находящемся на расстоянии 290 миллионов световых лет от Земли, мы можем стать свидетелями чего-то поистине грандиозного. Там четыре галактики тесно взаимодействуют, регион заполнен обломками прошлых столкновений, настолько обширными и энергичными, что их взаимодействие освещает пространство между ними рентгеновским ударным фронтом. Новое исследование было опубликовано в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Группа известна как Квинтет Стефана и новые наблюдения раскрывают тонкости текущей активности. Одна из четырех вовлеченных галактик создает проблемы, проносясь сквозь группу, словно шаровая молния, со скоростью 3,2 миллиона километров в час.
Эти результаты помогут ученым понять, как гигантские галактики взаимодействуют, сталкиваются и сливаются, образуя еще более крупные галактики, где гравитация притягивает их друг к другу через пропасти пространства-времени.
«С момента своего открытия в 1877 году Квинтет Стефана приковывал к себе внимание астрономов, поскольку он представляет собой галактический перекресток, где прошлые столкновения галактик оставили после себя сложное поле обломков», — объясняет астрофизик Марина Арнаудова из Университета Хартфордшира в Великобритании. «Динамическая активность в этой группе галактик сейчас вновь пробудилась из-за галактики, врезавшейся в нее на невероятной скорости более 3,2 миллиона км/ч, что привело к чрезвычайно мощному удару, очень похожему на звуковой удар от реактивного истребителя».
Квинтет Стефана — интересная группа галактик. Она выглядит как пять галактик, сгруппированных вместе в небе, поэтому, когда их открыли в 19 веке, именно так их и каталогизировали. Одна из галактик, однако, вообще не является истинным членом группы: она просто находится на той же линии зрения, всего в 40 миллионах световых лет от нас, отделенная от остальной части квинтета расстоянием в 250 миллионов световых лет.
Оставшиеся четыре галактики находятся достаточно близко друг к другу, чтобы быть запутанными гравитационно, вовлеченными в сложный танец, который длится миллиарды лет. Этот танец создал облако газа — возможно, оторванное от галактик и оставленное висеть в межгалактическом пространстве между ними, потрясенное и нагретое отталкиванием-притяжением их взаимодействия.
Новые наблюдения, проведенные при первых лучах солнца для широкоугольного спектрографа телескопа Уильяма Гершеля Enhanced Area Velocity Explorer ( WEAVE ) в Испании, выявили новые детали в этом шокированном газе. Это первые результаты, опубликованные для инструмента.
Они показывают, как галактика NGC 7318b врезается в газ, создавая ударный фронт, больший, чем галактика Млечный Путь, когда она проносится сквозь него. И анализ команды впервые показывает, что газ за ударным фронтом имеет двойственную природу.
«Проходя через карманы холодного газа, ударная волна движется с гиперзвуковой скоростью — в несколько раз превышающей скорость звука в межгалактической среде Квинтета Стефана — достаточно мощной, чтобы отрывать электроны от атомов, оставляя за собой светящийся след заряженного газа, как это видно с помощью WEAVE», — говорит Арнаудова.
Однако когда ударная волна проходит через горячий газ, она ослабевает, сжимая газ и светясь в низкочастотном излучении, которое обнаруживается радиотелескопами, такими как массив LOFAR.
В совокупности результаты показывают, что столкновение создает каскад энергии, который влияет на все газовые фазы в облаке. Наблюдения LOFAR датируют популяцию заряженных частиц примерно 11 миллионами лет, что согласуется со временем пересечения NGC 7318b.
Квинтет Стефана — это группа, которая вызывает огромный интерес у ученых. Такое сложное взаимодействие, столь близкое к Земле, — редкость, и оно активно изучается. Поскольку считается, что такие галактики, как Млечный Путь, растут, сталкиваясь с другими галактиками и поглощая их, каждая крупица новой информации стоит того, чтобы ее получить.
Результаты работы команды показывают, что эти новые детали могут скрываться за пределами поля зрения, ожидая подходящего инструмента, который их раскроет.
«Просто потрясающе видеть, какой уровень детализации удалось раскрыть с помощью WEAVE», — говорит астрофизик Гэвин Далтон из Оксфордского университета в Великобритании. «Помимо подробностей ударной волны и разворачивающегося столкновения, которые мы видим в Квинтете Стефана, эти наблюдения дают замечательную перспективу того, что может происходить при формировании и эволюции едва различимых слабых галактик, которые мы видим на пределе наших нынешних возможностей».
