Астрономи вперше побачили ударні хвилі, що брижуть уздовж ниток космічної мережі — величезного клубка галактик, газу та темної матерії, який заповнює видимий Всесвіт.
Об’єднання сотень тисяч зображень радіотелескопа виявило слабке світіння, яке випромінює ударна хвиля, що посилає заряджені частинки, що летять крізь магнітні поля, які проходять уздовж космічної мережі. Виявлення цих ударних хвиль могло б дати астрономам можливість краще поглянути на ці великомасштабні магнітні поля, чиї властивості та походження значною мірою загадкові, повідомляють дослідники в Science Advances від 17 лютого .
Нарешті, астрономи «можуть підтвердити те, що досі було передбачено лише моделюванням — що ці ударні хвилі існують», — каже астрофізик Маркус Брюгген з Гамбурзького університету в Німеччині, який не брав участі в новому дослідженні.
У найвеличнішому масштабі наш Всесвіт схожий на швейцарський сир. Галактики не розподілені рівномірно в просторі, а скоріше зібрані разом у величезні скупчення, з’єднані гнучкими нитками розрідженого газу, галактик і темної матерії та розділені не зовсім порожніми пустотами.
Під дією сили тяжіння скупчення галактик зливаються, нитки стикаються, і газ із пустот падає на нитки та скупчення. У симуляції космічної мережі вся ця дія послідовно запускає величезні ударні хвилі всередині та вздовж ниток.
Нитки складають більшу частину космічної мережі, але їх набагато важче помітити, ніж галактики. Хоча вчені раніше спостерігали ударні хвилі навколо скупчень галактик, поштовхів у філаментах «насправді ніколи не бачили», — каже астроном Рейноут ван Верен з Лейденського університету в Нідерландах, який не брав участі в дослідженні. «Але вони повинні бути в основному по всій космічній мережі».
Ударні хвилі навколо ниток прискорюють заряджені частинки через магнітні поля, які наповнюють космічну мережу. Коли це відбувається, частинки випромінюють світло з довжинами хвиль, які можуть виявити радіотелескопи, хоча сигнали дуже слабкі.
Одна ударна хвиля в нитці розжарювання «виглядала б ні на що, це виглядало б як шум», — каже радіоастроном Тесса Вернстром з Міжнародного центру радіоастрономічних досліджень у Кроулі, Австралія.
Замість того, щоб шукати окремі ударні хвилі, Вернстром та її колеги об’єднали радіозображення понад 600 000 пар скупчень галактик, достатньо близьких, щоб їх можна було з’єднати нитками, щоб створити одне «складене» зображення. Це посилило слабкі сигнали та показало, що в середньому існує слабке радіосвітіння від ниток між кластерами.
«Коли ви можете копати нижче шуму і все одно фактично отримати результат — особисто для мене це захоплююче», — каже Вернстром.
Слабкий сигнал сильно поляризований, тобто радіохвилі здебільшого узгоджуються одна з одною. Сильно поляризоване світло є незвичайним у космосі, але воно очікується від радіосвітла, випромінюваного ударними хвилями, говорить ван Вірен. «Тож я вважаю, що це справді дуже хороший доказ того, що поштовхи ймовірно дійсно присутні».
У цьому комп’ютерному моделюванні газ, що падає на космічну павутину (синій), нагрівається та розширюється, створюючи ударні хвилі, які проходять крізь гарячий, розширений газ (червоний) і по всій величезній мережі скупчень галактик і ниток, що наповнюють наш Всесвіт. Ці ударні хвилі взаємодіють із магнітними полями (зеленим) у космічній мережі, створюючи радіосигнали, які астрономи можуть спостерігати.
Це відкриття виходить за рамки підтвердження прогнозів моделювання космічної мережі. Поляризоване радіовипромінювання також пропонує рідкісний погляд на магнітні поля, які пронизують космічну павутину, хоча б опосередковано.
«Ці поштовхи, — говорить Брюгген, — дійсно можуть показати, що існують великомасштабні магнітні поля, які утворюють [щось] на зразок оболонки навколо цих ниток».
Він, ван Вірен і Вернстром зазначають, що все ще залишається відкритим питання про те, як взагалі виникли космічні магнітні поля. Роль, яку ці поля відіграють у формуванні космічної мережі, настільки ж загадкова.
«Це одна з чотирьох фундаментальних сил природи, чи не так? Магнетизм», — говорить Вернстром. «Але принаймні в таких великих масштабах ми насправді не знаємо, наскільки це важливо».