Моделювання пояснює природу космічних радіореліктів у скупченнях галактик

Публікація, що вийшла наприкінці 2025 року, представила розв'язання давньої астрономічної загадки, пов'язаної з існуванням так званих радіореліктів у Всесвіті. Ці структури являють собою колосальні дугоподібні утворення, що простягаються на мільйони світлових років. Вони формуються внаслідок ударних хвиль від зіткнень скупчень галактик, які прискорюють електрони майже до швидкості світла.

Дослідження, проведене науковою групою з Лейбніц-Інституту астрофізики Потсдама (AIP) у Німеччині, було прийнято до друку в журналі «Astronomy & Astrophysics» у листопаді 2025 року. Скупчення галактик є найбільшими гравітаційно-зв'язаними структурами у Всесвіті, і зіткнення двох таких гігантів вивільняє значну енергію. Дослідники з AIP, зокрема доктор Джозеф Віттінгем, який є провідним автором, застосували багатомасштабне моделювання для реконструкції народження та еволюції цих реліктів.

Ключові дані, що потребували пояснення, стосувалися двох розбіжностей: магнітні поля в реліктах виявлялися надто сильними порівняно з теоретичними прогнозами, а також існувала невідповідність у вимірюваннях ударних хвиль — занадто сильні в радіодіапазоні, але занадто слабкі в рентгенівському. Ці розбіжності ставили під сумнів механізм прискорення електронів, оскільки рентгенівські дані вказували на недостатню енергію.

Моделювання, у якому брав участь професор Крістоф Пфроммер як співавтор, виявило, що сильні магнітні поля виникають внаслідок взаємодії головної ударної хвилі з меншими, вторинними ударними хвилями, спричиненими падінням холодного газу з космічної павутини. Ця взаємодія стискає плазму у щільний шар, що, стикаючись із меншими газовими згустками, створює турбулентність, яка посилює лінії магнітного поля до спостережуваних значень, розв'язуючи першу загадку. Друга неузгодженість пояснюється нерівномірністю фронтів ударних хвиль: локалізовані, потужніші ділянки створюють інтенсивний радіосигнал, тоді як рентгенівські телескопи, такі як NASA «Чандра» та європейський XMM-Newton, вимірюють нижчий глобальний середній показник.

Це дослідження є значним теоретичним досягненням, оскільки воно долає обмеження лише спостережень, використовуючи передові симуляції. Успіх у примиренні раніше суперечливих даних свідчить про надійність моделі прискорення електронів у цих екстремальних середовищах. Відкриття усуває багаторічну невизначеність щодо астрономічних об'єктів, які, згідно з теорією, не повинні були існувати у такому вигляді, пропонуючи чітку картину формування цих загадкових космічних особливостей.