При столкновении галактик освобождаются гигантские по силе энергии

Астрономы из Университета Якобса в Бремене, Обсерватории им. Карла Шварцшильда (Германия) и Лейденской обсерватории (Нидерланды) зарегистрировали радиоизлучение скопления галактик CIZA J2242.8+5301, которое объединяется с другим скоплением, и показали, что взаимодействие может сопровождаться ускорением частиц до огромных энергий.

«Скопления галактик — самые крупные объекты во Вселенной, — напоминает ведущий автор работы Рейно ван Веерен (Reinout van Weeren). — Если они сталкиваются, появляется мощная ударная волна». Учёные уже давно разработали теорию ускорения частиц, которые затем могут наблюдаться как космические лучи, такими астрофизическими ударными волнами. Этот вариант процесса — ускорение Ферми — предполагает постепенное увеличение энергии протонов и электронов, многократно преодолевающих область ударной волны и «отражаемых» так называемыми магнитными зеркалами.

Свидетельством ускорения должно быть синхротронное излучение, испускаемое заряженными частицами, движущимися с релятивистскими скоростями в магнитном поле. Смоделировав параметры этого излучения для случая CIZA J2242.8+5301, авторы приступили к наблюдениям скопления, удалённого приблизительно на 2,5 млрд световых лет.

В работе были задействованы радиотелескопы Нидерландов, Индии и США. В результате учёные получили изображение огромной дуговой области радиоизлучения на краю скопления, длина которой достигает 6,5 млн световых лет, и меньшей по размерам «дуги» в южной части CIZA J2242.8+5301. «Сама форма областей даёт понять, что они связаны с ударной волной», — замечает г-н ван Веерен.

Свойства зарегистрированного радиоизлучения также очень хорошо соответствуют предсказаниям модели. По расчётам исследователей, протоны у CIZA J2242.8+5301 могут разгоняться до 10¹⁹ эВ.

Источники наиболее энергетичных космических лучей, попадающих в диапазон 10²¹ эВ, должны, однако, находиться ближе к нам. Вероятнее всего, этими источниками служат активные галактики с чёрными дырами или гамма-всплески.