Астрономы объяснили, как образуются гигантские «странные радиокруги»

В 2019 году радиоинтерферометр ASKAP засек необычные космические объекты в радиодиапазоне — гигантские тусклые кольца диаметром в несколько сотен килопарсек (порядка миллиона световых лет). Для сравнения: диаметр нашей галактики Млечный Путь составляет примерно 30 килопарсек (около 105 тысяч световых лет).

Необычные структуры сперва приняли за ошибку наблюдений нового инструмента, но вскоре еще один «странный радиокруг» (odd radio circle) удалось найти в архивных данных радиотелескопа GMRT. Именно этот ORC 4, единственный обнаруженный в северном небесном полушарии, стал объектом нового исследования. Международная группа ученых, занимающаяся галактиками со вспышками звездообразования, предположила, что круги — одно из последствий вспышек.

«Эти галактики очень интересны. Они появляются в результате столкновения двух больших галактик. В процессе такого слияния газ оказывается сжат в небольшой области, что провоцирует вспышку звездообразования. Массивные звезды быстро сгорают и, умирая, выбрасывают свою газовую оболочку», — объяснила руководитель исследования Элисон Коил, профессор астрономии и астрофизики из Калифорнийского университета в Сан-Диего (США).

Когда рядом взрывается большое количество сверхновых, «газовый ветер» достигает таких масштабов и скоростей (до двух тысяч километров в секунду), что начинает разгонять газ самой галактики. Именно так, согласно одной из гипотез, и образуются «странные радиокруги».

Среди других гипотез: слияния сверхмассивных черных дыр, планетарные туманности и галактики с необычным строением. Но по одним лишь радиоданным невозможно подтвердить или опровергнуть какую-либо из версий. Поэтому группа Коил провела наблюдения за ORC 4 в оптическом диапазоне, используя спектрограф обсерватории Кека (Гавайи).

Так ученые увидели огромное количество нагретого и сжатого газа — гораздо больше, чем бывает в среднестатистической галактике. Объяснить особенности удалось с помощью компьютерного моделирования. Результаты работы опубликованы в журнале Nature.

Оказалось, «странные радиокруги» образуются при взаимодействии двух ключевых факторов: массивного потока газа, вылетающего из галактики, и низкой плотности газа в окрестностях.

Тогда после взрыва сверхновых, когда затихает «ветер», горячий газ продолжает разлетаться во все стороны. Разреженный газ в окрестностях не может его остановить. Формируется тот самый радиокруг. При этом более холодный газ начинает «падать» в галактику на обратной ударной волне, что видно в спектральных наблюдениях.

По данным наблюдений, большинству звезд в ORC 4 примерно по шесть миллиардов лет. Вспышка звездообразования закончилась около миллиарда лет назад. Как показало компьютерное моделирование, покрывшее 750 миллионов лет, «ветер» прекратился через 200 миллионов лет после вспышки.

Авторы исследования отметили, что пусть «странные радиокруги» довольно редки, их изучение поможет разобраться в эволюции массивных галактик.