В Квинтете Стефана обнаружили гигантскую структуру неизвестного происхождения

Международная группа астрономов под руководством исследователей из Китайской академии наук обнаружили в группе галактик Квинтет Стефана гигантскую структуру из атомарного водорода неизвестного происхождения. Согласно результатам исследования, опубликованным в журнале Nature, она была образована, вероятно, приливными силами на ранних стадиях образования галактической группы, однако остается загадкой, как водородное облако могло столь долго выдерживать воздействие межгалактического ультрафиолетового излучения.

Наблюдения проводили с помощью радиотелескопа с пятисотметровой апертурой FAST с 19-лучевым приемником, расположенного в провинции Гуйчжоу (Китай). Были получены спектры излучения атомарного водорода (H I) в 304 участках неба. Благодаря эффекту Доплера линия излучения атомарного водорода — линия 21 см — смещается относительно спектра в зависимости от скорости объекта относительно наблюдателя. Чувствительности FAST хватило, чтобы различить скорости различных частей межгалактического облака атомарного газа с разницей в 20 километров в секунду, при этом каждый спектр охватывал диапазон скоростей от 4600 до 7600 километров в секунду.

Так как между скоростью объекта и его положением существует прямая зависимость, ученым удалось составить трехмерную карту распределения атомарного кислорода в Квинтете Стефана. Была выявлена огромная структура излучения атомарного водорода размером около 0,6 мегапарсеков (1,95 миллиона световых лет). Она состоит из двух частей: протяженный источник с центром в Квинтете (0,4 Мпк или 1,3 миллиона световых лет) и диффузная особенность (англ. diffuse feature) в нижней части карты (0,5 Мпк или 1,63 миллиона световых лет).

Гипотетический сценарий возникновения диффузной особенности является то, что галактика NGC 7320a, находящаяся в окрестностях Квинтета Стефана на расстоянии 0,3 Мпк от центра (978 тысяч световых лет), прошла через центр галактической группы примерно 1,5 миллиарда лет назад и вытянула за собой приливной хвост газа от одной из галактик-членов Квинтета. Согласно альтернативному сценарию, эта структура возникла из-за столкновения на высокой скорости между еще одной галактикой-нарушителем и ядром Квинтета. Это вызвало расширяющуюся волну плотности, которая вытолкнула газ наружу и сформировала гигантское кольцо, а диффузная особенность является его наиболее плотной частью.

Галактикой-нарушителем может быть галактика LEDA 141041, которая совпадает по местоположению с облаком атомарного водорода Anon 4, располагающимся в 0,2 Мпк (652 тысячи световых лет) от центра Квинтета. Ей потребовалось бы около одного миллиарда лет, чтобы переместиться в текущую позицию после столкновения. Однако считается, что холодный газ столь низкой плотности, как у диффузной особенности, не может оставаться нейтральным в межгалактическом фоновом УФ-излучении более 500 миллиона лет. Авторы предполагают, что газ действительно подвергался ионизации, но переходил в нейтральную фазу из-за термической нестабильности. Этот гипотетический механизм должен быть подробнее изучен в будущих исследованиях.