Вселената не спира да ни изненадва, особено когато става дума за мащаби.

От гигантски галактики и свръхмасивни черни дупки до необятни стени от галактики – реалността е изпълнена с колоси, чиито размери трудно се побират в човешкото въображение.

Но дори на този фон галактиката IC 1101 е нещо необичайно – размерите ѝ далеч надхвърлят всичко, което астрономите обикновено наблюдават.

Въз основа на най-задълбочените наблюдения на IC 1101 досега учените са направили и най-надеждното измерване на физическите ѝ размери. Те са установили, че границата на основното ѝ звездно тяло се намира на около 260 килопарсека от нейния център.

Това означава, че галактиката е широка приблизително 1,7 млн. светлинни години. Според екипа, ръководен от астрофизика Карлос Мареро де ла Роса от Института по астрофизика на Канарските острови в Испания, това я превръща в най-голямата известна галактика до момента.

А най-впечатляващото е, че тя продължава да расте.

„За сравнение, звездният диск на Млечния път е с приблизително 20 пъти по-малък диаметър“, казва Мареро де ла Роса.

„Можем да си представим размерите ѝ и по друг начин: ако IC 1101 се намираше между Млечния път и Андромеда, основното ѝ звездно тяло щеше почти да запълни пространството между двете галактики.“

IC 1101 се намира в голям галактичен куп, което затруднява наблюденията. (C. Marrero de la Rosa et al.; данни: Isaac Newton Telescope, INT/ING)

Къде свършва една галактика?

Отдавна е известно, че IC 1101 е огромна галактика. Тя се намира в галактичния куп Abell 2029 – подобно на добре охранен паяк, разположил се в средата на своята мрежа и сияещ с блясъка на трилиони и трилиони звезди.

Определянето на точния ѝ диаметър обаче се оказва сериозно предизвикателство. Звездите в най-външните части на основното ѝ тяло постепенно се сливат с разсеяната звездна светлина, която изпълва заобикалящия я галактичен куп – сякаш краката на паяка се губят сред нишките на неговата мрежа.

„Галактиките обикновено нямат рязко очертана граница като твърдите тела. Колкото повече се отдалечаваме от центъра, толкова по-разредени стават звездите“, обяснява Мареро де ла Роса.

„Следователно „краят“ не е мястото, където звездите внезапно изчезват, а радиусът, отвъд който основното тяло на галактиката престава да се държи като единна структура.“

Предишни наблюдения показват, че IC 1101 се простира на огромно разстояние, но не успяват ясно да установят къде се намира тази граница. Тъй като част от докторската работа на Мареро де ла Роса е посветена именно на техническите трудности при определянето на краищата на галактиките, IC 1101 се оказва идеалната лаборатория за изпробване на подобни методи.

Най-дълбоките изображения на IC 1101 досега

За целите на новото изследване Мареро де ла Роса и колегите му използват 2,5-метровия телескоп „Исак Нютон“ в обсерваторията „Роке де лос Мучачос“ в Испания. С негова помощ те получават най-дълбоките изображения на IC 1101, правени досега.

Най-трудната част обаче тепърва предстои: учените трябва изключително прецизно да отстранят разсеяната светлина от звездите на преден план, както и ярката, концентрирана светлина, идваща от центъра на самата IC 1101.

Сравнение между различни наблюдения на IC 1101. Изображението на екипа е вдясно. (C. Marrero de la Rosa et al.; данни: Sloan Digital Sky Survey, DESI Legacy Imaging Surveys и Isaac Newton Telescope, INT/ING)

Тази стъпка е от решаващо значение, тъй като светлината от ярките обекти може да се разсее от телескопа и земната атмосфера и да създаде погрешното впечатление, че в покрайнините на галактиката има действителен, но изключително блед материал.

След като отстраняват тези ефекти, учените проследяват как се променят няколко характеристики на IC 1101 с отдалечаването от нейния център.

На разстояние около 260 килопарсека едновременно се променят няколко показателя: разпределението на светлината, цветът на звездите, количеството звездна маса и дори формата и ориентацията на галактиката.

Всички тези независими измервания показват промяна приблизително на едно и също разстояние от галактичния център и в няколко различни посоки. Затова изследователите приемат, че именно там се намира границата на основното звездно тяло на IC 1101.

Така диаметърът на тази структура достига 520 килопарсека, или около 1,7 млн. светлинни години.

Следи от древни сблъсъци

Тогава обаче учените забелязват нещо неочаквано.

„След отстраняването на разсеяната светлина наблюдаваното поле стана много по-чисто и около IC 1101 се появиха няколко изключително бледи структури. Част от тях са асиметрични, нишковидни или наподобяват шлейфове, което подсказва, че може да са свързани с минали периоди на натрупване на материя или с взаимодействия с по-малки галактики“, обяснява Мареро де ла Роса.

„Особено интересно беше, че тези структури не приличаха на случайни колебания във фоновия сигнал. Те сякаш образуваха сложна среда с ниска повърхностна яркост около галактиката, което подкрепя предположението, че IC 1101 все още натрупва материал във външните си области.“

Дълбоко изображение, показващо част от структурите, открити от екипа около IC 1101. (C. Marrero de la Rosa et al.; данни: Isaac Newton Telescope, INT/ING)

Тези структури обясняват как галактиката може едновременно да има ясно разпознаваема граница и въпреки това да продължава да расте.

Границата, установена от изследователите, очертава края на основното тяло, в което се намират повечето звезди на галактиката.

Но IC 1101 се простира и отвъд нея. В разредените ѝ покрайнини продължават да се натрупват звезди и останки от по-малки галактики, които постепенно добавят нов материал към колосалната система.

IC 1101 все още се изгражда

Още по-любопитно е, че част от външните структури изглежда съвпадат с огромни смущения, наблюдавани в рентгеновото излъчване около IC 1101. Това излъчване позволява да се проследи разпределението на горещия газ, който според изследователите може да е запазил отпечатъка от сливане с по-малък галактичен куп преди няколко милиарда години. При този сблъсък центровете на двете системи вероятно не са се срещнали челно.

Това ни разкрива две важни неща. Първо, дава сериозна следа за начина, по който галактики чудовища като IC 1101 успяват да достигнат толкова невероятни размери. И второ, показва, че механизмите, способни да изграждат подобни колоси, продължават да действат във Вселената.

Сливанията са основна част от развитието на галактиките. Дори Млечният път и Андромеда се очаква един ден да се сблъскат и слеят, макар това да се случи едва след милиарди години.

„Бих бил предпазлив с твърдението, че IC 1101 бележи абсолютната горна граница, тъй като във Вселената все още може да има и други системи с огромни размери, които не са изследвани със сравнима задълбоченост и прецизност“, казва Мареро де ла Роса.

„Засега обаче IC 1101 е един от най-убедителните примери, с които разполагаме, когато се опитваме да установим колко голяма може да стане една галактика в съвременната Вселена.“

Галактика от бъдещето

Ако съществуват и други подобни колоси, астрономите искат да ги открият, защото те са съхранили свидетелства за най-екстремните процеси на галактичен растеж. Галактиките достигат такива внушителни размери главно като поглъщат материя и се сливат с други галактики, а следите от тези сливания се запазват в покрайнините им.

Някои гигантски галактики могат да растат и по други начини. Наблюденията на огромна галактика в купа Мрежата на Паяка например показват, че тя се е разраствала, като е поглъщала студен молекулен газ.

Изследователите възнамеряват да използват своите методи, за да търсят и други гигантски галактики. Така те ще се опитат да установят дали IC 1101 е наистина изключение, или принадлежи към цяла популация от подобни обекти, които досега просто не сме успявали да разпознаем.

Ако IC 1101 действително е необикновена, тя може да ни даде представа как ще продължи да се развива Вселената.

„В известен смисъл IC 1101 е галактика от бъдещето: с течение на времето все повече масивни галактики може да достигнат подобни размери“, казва Мареро де ла Роса.

„При IC 1101 този процес изглежда е протекъл необичайно ефективно, което ни позволява да надникнем в бъдещето на много от масивните галактики.“

Резултатите от изследването са приети за публикуване в Astronomy & Astrophysics и са достъпни в arXiv.