アベル 1758N。 (ESA/ハッブル、NASA) 銀河団間のまれな合併が、さらに珍しい光景を明らかにしました。天文学者は、650 万光年の距離にまたがる 2 つの巨大な低周波電波「ブリッジ」を発見しました。これは、合体プロセスの初期段階で磁場が 2 つを接続していた証拠です。
合体する銀河団の間にこのような電波橋が確認されたのは、これが 2 回目です。しかし、これらの橋がどのように形成されるかについて、すでにいくつかの重要な手がかりを提供しています.
銀河団は、約 30 億光年離れた、アベル 1758 と呼ばれるグループにあります。全部で 4 つの銀河団が差し迫った衝突に関与しています。
去年 、X線データは、アベル1758Nと呼ばれる北セグメントの密接に結合されたペアがすでに一緒に移動して分離したことを明らかにしました。クラスターのコアは、約3億から4億年前に互いにすれ違いました。彼らは最終的に振り返り、一緒に戻ってきます。南にある一対の星団、Abell 1758S は、まだ初めてお互いに接近しています。
これらのペアは両方とも、合体イベントでの電子の加速によって生成されると考えられる電波ハローを持っています。そして、600 万光年の距離で隔てられているのはこれらのペアであり、最終的な 4 方向の星団のために、ギャップはゆっくりと閉じています… ボンク。
このシナリオは、銀河団 Abell 0399 と Abell 0401 に非常に似ています。昨年は合体銀河団が初めて明らかになったそれらを接続する低周波無線ブリッジを用意します。
天文学者は、51 か所にある 25,000 個のアンテナで構成される低周波電波望遠鏡 LOFAR を使用して、140 メガヘルツで明確な電波放射を検出しました。
現在、オランダのライデン天文台のアンドレア ボッテオンが率いる天体物理学者のチームは、LOFAR を Abell 1758 に変えました。彼らは、144 メガヘルツで、A1758N と A1758S の間に広がる電波放射を発見しました。これは、ちょうど Abell 0399 と Abell 0401 の間の電波橋のようです。
(Botteon et al., MNRAS, 2020)
「確認しました」 彼らは論文に書いた 、「私たちの以前の研究では暫定的にしか報告されていなかった、2つのシステムを接続する電波放射の巨大な橋の存在.これは、クラスタ ペアでこれまでに観測された 2 番目の大規模な無線ブリッジです。ブリッジは 144 MHz の LOFAR 画像ではっきりと見え、53 MHz で暫定的に検出されました。
この放射は、2 つの星団をつなぐ広大な磁場の証拠として解釈されます。この磁場がシンクロトロン (粒子加速器) として機能する場合、電子はそれに沿って相対論的速度まで加速され、低周波の電波グローとして検出可能なシンクロトロン放射が生成されます。
しかし、別の可能性のある説明があります - フェルミ加速では、電子が乱流や天体物理的な衝撃波と相互作用して加速され、電磁放射が促進されます.
2 つの合体前の星団の間の密集した領域では、合体の初期段階でこのような乱気流と衝撃波が発生する可能性があります。そして、チームの調査結果は、クラスターが何らかの方法ですでに重力によって乱されている場合、たとえば、各クラスターがそれ自体で相互作用する小さなクラスターのペアである場合、これが特に当てはまる可能性があることを示唆しています.
Botteon と彼のチームは、このシナリオを裏付ける 2 つの議論をもたらします。第一に、合体星団の低質量対で、そのうちの 1 つだけが電波暈を持っていたが、LOFAR 観測では電波橋の証拠を示さなかった。 昨年の論文によると .
チャンドラ観測（左）とLOFAR（右）。 (Botteon et al., MNRAS, 2020)
次に、チームは、チャンドラ X 線天文台を使用して撮影されたアベル 1758 の観測も調べました。そして彼らは、X 線放射が 144 メガヘルツの電波放射と非常に密接に相関していることを発見しました。これは、フェルミ加速シナリオの予測と一致しています。
Abell 0399 と Abell 0401 の合体において、研究者は、シンクロトロンの加速だけでは、電子が移動する広大な距離を説明できないことを発見しました。彼らはシミュレーションを実行し、合体によって生成された衝撃波が高速電子を再加速し、LOFAR 観測と一致する放出をもたらすことを発見しました。
したがって、複数のタイプの加速が作用しているように思われます.磁場は銀河団間の空間を何百万光年も伸ばすことができますが、衝撃波と乱気流が橋を完成させる特別なものを追加します.
「これまでに検出された巨大なクラスター内無線ブリッジは 2 つだけです」 ボッテオンと彼の同僚は書いた .
「これらは、これまで宇宙で観測された中で最も巨大な構造の 1 つであり、その起源は、電波と X の両方を後押しする、合体の初期段階でクラスター内媒体で生成された乱気流 (および衝撃) に関連している可能性があります。 -クラスター間の光線放出。
かなりの数の合体銀河団があります 特定されたもの より広い宇宙にあります。これらの謎の無線橋をさらに探索することは、これらの巨大な構造物を生成する原因を解明するのに役立つ可能性があります。
この研究は、 王立天文学会の月例通知 .