Первое фото мощного джета, возникающего из сталкивающихся галактик

По сути, это первое фото, доказывающее, что слияние галактик может создавать джеты заряженных частиц, которые путешествуют почти со скоростью света.

Кроме того, ученые ранее обнаружили, что эти джеты могут быть обнаружены в галактиках эллиптической формы, которые могут образоваться в результате слияния двух спиральных галактик. Теперь у них есть изображение, показывающее формирование струи из двух молодых спиральных галактик.

«Впервые мы обнаружили две галактики спиральной формы, которые собирались столкнуться, в результате которого возник зарождающийся джет, который только начал свою жизнь в центре одной из галактик», - сказала Вайдехи Палия, ведущий автор статьи, опубликованной в Astrophysical Journal 7 апреля 2020 года.

Статья называется «TXS 2116-077: Релятивистская струя, испускающая гамма-излучение при слиянии галактик». В дополнение к Палии, которая в настоящее время работает в Deutsche Elektronen Synchrotron (DESY) в Германии, в число других авторов входят доцент Марко Аджелло, профессор Дитер Хартманн и адъюнкт-профессор Стефано Маркези из кафедры физики и астрономии.

Молодость джета позволила исследователям ясно увидеть его хозяина.

По словам Аджелло, другие уже много раз представляли галактические столкновения. Но он и его коллеги первыми захватили две галактики, сливающиеся так, что ??полностью сформированный джет, хотя и очень молодой, поэтому не настолько яркий, чтобы ослепить, направлен в сторону Земли.

«Как правило, струя излучает свет, который настолько силен, что мы не можем видеть галактику за ним», - сказал Маркези. «Это все равно что пытаться смотреть на объект, а кто-то направляет яркий фонарь в глаза. Все, что вы можете видеть, - это фонарик. Этот джет менее мощный, поэтому мы действительно можем видеть галактику там, где она рождается».

Джеты - самые мощные астрофизические явления во Вселенной. Они могут излучать во Вселенную больше энергии за одну секунду, чем наше Солнце произведет за всю свою жизнь. Эта энергия находится в форме излучения, такого как интенсивные радиоволны, рентгеновские лучи и гамма-лучи.

«Джеты являются лучшими ускорителями во Вселенной, гораздо лучше, чем суперколлайдеры, которые есть на Земле», - сказал Хартманн, имея в виду ускорители, используемые в исследованиях физики высоких энергий.

Считалось, что джеты рождаются из более старых галактик эллиптической формы с активным ядром галактики, представляющим собой сверхмассивную черную дыру, которая находится в центре. Ученые считают, что все галактики имеют центрально расположенные сверхмассивные черные дыры, но не все они с активным ядром. Например, массивная черная дыра нашего Млечного Пути находится в состоянии покоя.

Ученые предполагают, что активное ядро галактики увеличивается за счет гравитационного втягивания газа и пыли во время аккреции. Но не вся эта материя попадает в черную дыру. Некоторые частицы ускоряются и выбрасываются наружу в виде узких пучков - джетов.

«Трудно вытеснить газ из галактики и достичь её центра», - объяснил Аджелло. «Нужно что-то, чтобы немного встряхнуть галактику, чтобы заставить газ попасть туда. Слияние или столкновение галактик - самый простой способ переместить газ, и, если его будет достаточно, то сверхмассивная черная дыра станет чрезвычайно яркой и потенциально может создать джет».

Изображение команды запечатлело две галактики: сейфертовскую галактику TXS 2116-077 и другую галактику аналогичной массы.

«В конце концов весь газ будет вытеснен в космос, и без газа галактика не сможет больше образовывать звезды», - сказал Аджелло. «Без газа черная дыра заснет, и галактика будет бездействовать».

Спустя миллиарды лет наш собственный Млечный Путь сольется с близлежащей галактикой Андромеды.

«Ученые провели подробное численное моделирование и предсказали, что это событие может в конечном итоге привести к образованию одной гигантской эллиптической галактики», - сказала Палия. «В зависимости от физических условий, она может создать релятивистскую струю, но это в далеком будущем».

Команда сделала снимок с помощью одного из крупнейших наземных телескопов в мире, 8,2-метрового оптического инфракрасного телескопа Subaru, расположенного на вершине горы на Гавайях. Они выполнили последующие наблюдения с помощью Большого Канарского телескопа и Телескопа Уильяма Гершеля на острове Ла-Пальма у побережья Испании, а также с помощью космического телескопа НАСА Chandra.