Астрономы впервые заметили ударные волны, сотрясающие паутину Вселенной.

Наблюдение может дать косвенное представление о крупномасштабных магнитных полях во Вселенной.

В этом моделировании космической паутины ударные волны вдоль нитей и вокруг скоплений излучают радиоизлучение (розовый цвет), проходя через магнитные поля (голубой цвет).

Впервые астрономам удалось разглядеть ударные волны, пульсирующие вдоль нитей космической паутины - огромного клубка галактик, газа и темной материи, заполняющего наблюдаемую Вселенную.

Объединение сотен тысяч изображений, полученных с помощью радиотелескопов, позволило увидеть слабое свечение, возникающее в результате того, что ударные волны посылают заряженные частицы, летящие через магнитные поля, которые проходят вдоль космической паутины. Наблюдение этих ударных волн может дать астрономам возможность лучше рассмотреть эти крупномасштабные магнитные поля, свойства и происхождение которых во многом загадочны, сообщают исследователи в журнале Science Advances от 17 февраля.

Наконец, астрономы "могут подтвердить то, что до сих пор было предсказано только с помощью моделирования - что эти ударные волны существуют", - говорит астрофизик Маркус Брюгген из Гамбургского университета в Германии, который не принимал участия в новом исследовании.

В самых больших масштабах наша Вселенная напоминает швейцарский сыр. Галактики не распределены равномерно по пространству, а скорее собраны в огромные скопления, соединенные корявыми нитями разбавленного газа, галактик и темной материи и разделенные не совсем пустыми пустотами (SN: 10/3/19).

Под действием гравитации скопления галактик сливаются, нити сталкиваются, а газ из пустот падает на нити и скопления. В моделировании космической паутины все эти действия неизменно вызывают огромные ударные волны в нитях и вдоль них.

Нити составляют большую часть космической паутины, но их гораздо труднее заметить, чем галактики (SN: 1/20/14). Хотя ученые уже наблюдали ударные волны вокруг скоплений галактик, ударные волны в нитях "никогда не были замечены", - говорит астроном Рейноут ван Вирен из Лейденского университета в Нидерландах, который не принимал участия в исследовании. "Но они должны быть в основном по всей космической сети".

Ударные волны вокруг филаментов ускоряют заряженные частицы через магнитные поля, которыми наполнена космическая паутина (SN: 6/6/19). Когда это происходит, частицы излучают свет с длиной волны, которую могут обнаружить радиотелескопы - хотя сигналы очень слабые.

Моделирование космической паутины и ее магнитного поля (голубой цвет), как на рисунке, предсказывает, что ударные волны вдоль филаментов и вокруг скоплений галактик должны излучать слабые радиосигналы (розовый цвет). На вставке показано, как может выглядеть объединение множества радиоизображений пар скоплений галактик в смоделированной паутине, а цвета отражают температуру и плотность газа (высокие значения - желтые, низкие - фиолетовые и черные).

Одиночная ударная волна в нити "выглядела бы как ничто, как шум", - говорит радиоастроном Тесса Вернстром из Международного центра радиоастрономических исследований в Кроули, Австралия.

Вместо того чтобы искать отдельные ударные волны, Вернстром и ее коллеги объединили радиоизображения более 600 000 пар скоплений галактик, расположенных достаточно близко, чтобы быть соединенными нитями, и создали единое "сложенное" изображение. Это усилило слабые сигналы и показало, что в среднем между скоплениями наблюдается слабое радиоизлучение от нитей.

"Когда можно копать ниже уровня шума и при этом получить результат - для меня это очень интересно", - говорит Вернстром.

Слабый сигнал сильно поляризован, то есть радиоволны в основном выровнены друг относительно друга. Сильно поляризованный свет необычен для космоса, но его можно ожидать от радиоизлучения, отбрасываемого ударными волнами, говорит ван Вирен. "Так что это действительно, я думаю, очень хорошее доказательство того, что ударные волны, скорее всего, действительно присутствуют".

Это открытие не только подтверждает предсказания симуляторов космической паутины. Поляризованное радиоизлучение также дает редкую возможность взглянуть на магнитные поля, пронизывающие космическую паутину, хотя бы косвенно.

"Эти удары, - говорит Брюгген, - действительно способны показать, что существуют крупномасштабные магнитные поля, которые образуют [нечто] вроде оболочки вокруг этих нитей".

Он, ван Вирен и Вернстром отмечают, что вопрос о том, как вообще возникли космические магнитные поля, остается открытым. Роль, которую эти поля играют в формировании космической паутины, не менее загадочна.

"Это одна из четырех фундаментальных сил природы, верно? Магнетизм", - говорит Вернстром. "Но, по крайней мере, в таких больших масштабах мы не знаем, насколько он важен".