Изображение uGMRT Band 4 (550–850 МГц) скопления галактик Abell 2256. Предоставлено: Rajpurohit et al., 2022.

Радиогало — это огромные области диффузного радиоизлучения, обычно встречающиеся в центрах скоплений галактик. Однако диффузные излучения обычно имеют очень низкую поверхностную яркость, особенно на частотах ГГц, что затрудняет их обнаружение. Их яркость увеличивается на более низких частотах, раскрывая присутствие этих областей.

Обладая возможностью получать глубокие радиоизображения высокого разрешения, высокой точности и низких частот, низкочастотный массив ARray (LOFAR) является отличным инструментом для изучения радиоореолов на низких частотах с беспрецедентной детализацией и чувствительностью. Поэтому группа исследователей во главе с Камлешем Раджпурохитом из Болонского университета в Италии использовала LOFAR для проверки радиоореола в Abell 2256 — соседнем (с красным смещением 0,058) массивном скоплении галактик, демонстрирующем сильное излучение на всех длинах волн. Команда также использовала модернизированный радиотелескоп Giant Metrewave Radio Telescope (uGMRT) и очень большую решетку Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) для наблюдения за этим ореолом.

«Мы представляем первый подробный анализ радиоореола в сливающемся скоплении галактик Abell 2256 с использованием низкочастотного ARray (LOFAR), модернизированного Giant Metrewave Radio Telescope (uGMRT) и VLA. Радионаблюдения (120 МГц-2 ГГц) вместе взятые с архивными рентгеновскими данными Chandra и XMM-Newton позволили нам изучить излучение гало с беспрецедентной детализацией», — пишут исследователи в статье.

Астрономам удалось получить первые глубокие радиоизображения с высоким пространственным разрешением радиоореола Abell 2256. Излучение гало было обнаружено ими на всех частотах, а именно 144 МГц, 350 МГц, 675 МГц и 1,5 ГГц. Наибольший линейный размер этого гало составил около 2,93 миллиона световых лет на частоте 144 МГц и 1,63 миллиона световых лет на частоте 1,5 ГГц, что говорит о том, что его самая внешняя область имеет крутой спектр.

В целом исследование показало, что излучение гало следует степенному спектру между 144 МГц и 1,5 ГГц и имеет сверхкрутой спектр с интегральным спектральным индексом -1,63. Более того, карты спектрального индекса с пространственным разрешением показали, что спектр становится более крутым с увеличением радиуса.

Исследование показало, что морфология радиоореола удивительно похожа на рентгеновские лучи. В частности, рентгеновский пик в основной массовой компоненте совпадает с радиопиком. Более того, пошаговое сравнение поверхностной яркости в радио- и рентгеновском излучении по всему ореолу указывает на сильную сублинейную корреляцию.

Наблюдения также выявили сильную антикорреляцию между спектральным индексом и рентгеновской поверхностной яркостью по всему гало. По мнению исследователей, это согласуется с радиальным укручением.

Подводя итоги, авторы статьи подчеркнули, что свойства радиогало в Abell 2256 делают его очень своеобразным объектом, дальнейшее исследование которого может продвинуть наши знания о механизмах ускорения частиц в очень больших масштабах.