Астрофізик Північно-Західного університету Фархад Заде був зачарований і спантеличений сімейством великомасштабних високоорганізованих магнітних ниток, що звисають в центрі Чумацького Шляху, з тих пір, як вперше виявив їх на початку 1980-х років.
Через 40 років Заде залишається таким же зачарованим, але трохи менш спантеличеним.
З новим відкриттям подібних ниток, розташованих в інших галактиках, Заде та його співробітники вперше представили два можливих пояснення невідомого походження ниток. У новій статті, опублікованій в The Astrophysical Journal Letters, Заде та його співавтори припускають, що нитки можуть виникнути внаслідок взаємодії великомасштабного вітру та хмар або можуть виникнути через турбулентність всередині слабкого магнітного поля.
“Ми багато знаємо про нитки в нашому галактичному центрі, і тепер нитки в зовнішніх галактиках починають проявлятися як нова популяція позагалактичних ниток», — сказав Заде. “Основні фізичні механізми для обох популяцій ниток схожі, незважаючи на абсолютно різне оточення. Об’єкти є частиною однієї родини, але нитки поза Чумацьким Шляхом старші, далекі родичі — дуже далекі (у часі та просторі) двоюрідні брати».
“Відбувається щось універсальне»
Перші нитки, виявлені Заде, простягалися на 150 світлових років в довжину і височіли біля центральної надмасивної чорної діри Чумацького Шляху. На початку цього року Заде додав до своєї колекції спостережень ще майже 1000 ниток. У цьому пакеті одновимірні нитки з’являються парами і групами, часто укладеними один до одного на однаковій відстані один від одного, як струни на арфі, або розтікаються в сторони, як окремі потоки в водоспаді.
Використовуючи спостереження з радіотелескопів, Заде виявив загадкові нитки, що складаються з електронів космічних променів, що обертаються вздовж магнітного поля зі швидкістю, близькою до швидкості світла. Хоча він складав головоломку про те, з чого зроблені нитки, Заде все ще дивувався, звідки вони взялися. Коли астрономи виявили нову популяцію за межами нашої галактики, це відкрило нові можливості для дослідження фізичних процесів у просторі, що оточує волокна.
Нещодавно виявлені нитки знаходяться всередині галактичного скупчення, концентрованого клубка тисяч галактик, розташованих на відстані одного мільярда світлових років Від Землі. Деякі галактики в скупченні є активними радіогалактиками, які стали живильним середовищем для формування великомасштабних магнітних волокон. Коли Заде вперше побачив щойно виявлені нитки, він був вражений.
“Після вивчення волокон у нашому галактичному центрі протягом усіх цих років я був дуже схвильований, побачивши ці неймовірно красиві структури», — сказав він. “Оскільки ми знайшли ці нитки в іншому місці Всесвіту, це натякає на те, що відбувається щось універсальне».
Галактичні гіганти
Хоча нова популяція ниток схожа на популяцію Чумацького Шляху, є деякі ключові відмінності. Нитки поза Чумацьким Шляхом набагато більші-від 100 до 10 000 разів довші. Вони також набагато старші, а їх магнітні поля слабкіші. Цікаво, що більшість з них звисають — під кутом 90 градусів — від джетів чорної діри в безмежне ніщо внутрикластерной середовища або простір, затиснуте між галактиками усередині скупчення.
Але нещодавно виявлена популяція має таке ж відношення довжини до ширини, що і волокна Чумацького Шляху. І обидві популяції переносять енергію за допомогою одних і тих же механізмів. Ближче до струменів електрони нитки більш енергійні, але втрачають енергію, коли вони рухаються вниз по нитці. Хоча струмінь чорної діри може дати насіннєві частинки, необхідні для створення нитки, щось невідоме повинно прискорювати ці частинки на вражаючі відстані.
“Деякі з них мають вражаючу довжину до 200 кілопарсеків”, – сказав Заде. “Це приблизно в чотири – п’ять разів більше, ніж розмір всього Чумацького Шляху. Примітно, що їх електрони залишаються разом на такій великій відстані. Якби електрон рухався зі швидкістю світла по довжині нитки, йому знадобилося б 700 000 років. І вони не подорожують зі швидкістю світла».
Багатообіцяючі можливості
У новій статті Заде та його співробітники припускають, що Походження ниток може бути простою взаємодією між галактичним вітром та перешкодою, як хмара. Коли вітер обвиває перешкоду, він створює за ним кометний хвіст.
“Вітер походить від руху самої галактики, коли вона обертається», — пояснив Заде. “Це схоже на те, як висунути руку з вікна автомобіля, що рухається. На вулиці немає вітру, але відчувається, як рухається повітря. Він змітає матеріал і створює ниткоподібну структуру».
Моделювання пропонує ще одну реальну можливість. Коли дослідники моделювали активне турбулентне середовище, довгі ниткоподібні структури матеріалізувалися. Коли радіогалактики рухаються, пояснив Заде, гравітація може впливати на середовище і перемішувати його. Потім середовище утворює плями закручених вихорів. Після того, як слабке магнітне поле обвивається навколо вихорів, воно може розтягуватися, згортатися і посилюватися, перетворюючись в кінцевому підсумку в подовжені нитки з сильним магнітним полем.
Хоча залишається багато питань, Заде все ще захоплюється новими відкриттями.
“Усі ці нитки за межами нашої галактики дуже старі”, – сказав він. “Вони майже з іншої епохи нашого Всесвіту, і тим не менше сигналізують мешканцям Чумацького Шляху про те, що існує спільне походження для утворення ниток. Я думаю, що це чудово”»
