Астрономы выяснили, что «мертвые» радиогалактики угасают быстрее, чем считалось

Астрономы обнаружили ранее малоизученную популяцию тусклых «галактик-призраков», которые быстро угасают после того, как их сверхмассивные черные дыры перестают генерировать мощные радиоджеты. Исследование проливает свет на финальные стадии эволюции радиогалактик.

Международная группа ученых из Университета Кейптауна (UCT) и Межуниверситетского института науки о данных в астрономии (IDIA) изучила 14 кандидатов в остаточные радиогалактики в поле XMM-LSS. Остаточными называют системы, в которых джеты активного галактического ядра (АЯГ) прекратили работу. Без подпитки энергией частицы в радио-долях постепенно теряют энергию, и излучение становится слабее.

Исследователи объединили данные чувствительных обзоров MeerKAT MIGHTEE и uGMRT superMIGHTEE с наблюдениями телескопов LOFAR, GMRT и Jansky Very Large Array. Это позволило охватить диапазон радиочастот от 144 МГц до 1,5 ГГц и проследить, как меняются спектры галактик по мере старения частиц в их джетах.

Детальное спектральное моделирование показало, что 12 из 14 кандидатов действительно являются остаточными радиогалактиками, а два — активными источниками. Этот результат подчеркивает важность многодиапазонных наблюдений, поскольку классификация на основе ограниченных данных может приводить к ошибочным выводам.

Одним из самых неожиданных результатов стало то, что многие подтвержденные остатки оказались молодыми. Их спектральный возраст составляет от 8 до 42 миллионов лет, а медианный — около 12 миллионов лет. Это моложе, чем у большинства ранее изученных остаточных радиогалактик, что указывает на существование популяции короткоживущих объектов, которые прошлые обзоры пропускали.

Доля времени жизни галактики, проведенная в остаточной фазе, варьируется от 4 до 83 процентов. Некоторые системы лишь недавно отключили свои джеты, тогда как другие эволюционируют без них гораздо дольше.

Многие галактики находятся на относительно высоких красных смещениях, то есть наблюдаются на огромных космических расстояниях. В таких условиях релятивистские электроны быстрее теряют энергию при взаимодействии с космическим микроволновым фоном. Ученые обнаружили значимую отрицательную корреляцию между красным смещением и спектральным возрастом, что подтверждает гипотезу о том, что более далекие остаточные радиогалактики угасают быстрее.

Карты распределения спектрального возраста показали, что радио-доли продолжают меняться и после отключения джетов. В протяженных источниках наблюдаются систематические градиенты возраста, согласующиеся с движением плазмы, тогда как компактные остатки демонстрируют менее упорядоченные картины старения, что может быть связано с окружающей средой и структурой магнитных полей.

Обнаружение этих тусклых и молодых остатков дает новое понимание полного жизненного цикла радиогалактик и циклов активности сверхмассивных черных дыр в их центрах. Будущие глубокие обзоры на массиве Square Kilometre Array (SKA) должны открыть еще больше таких объектов.

Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.