У нашому Всесвіті є безліч вражаюче великих структур. Але за останні п'ять років два відкриття дали нове значення слову "масштабний".

Одним з найбільших виявлених структур галактичного походження є Порфіріон, який був виявлений в радіохвилях.

Цю структуру назвали на честь царя велетнів у грецькій міфології, і вона знаходиться на відстані 7,5 мільярдів світлових років, тож це не зовсім сусідня галактика.

Вперше її виявили у 2024 році, коли дослідники зафіксували радіосигнали від пари джетів, які викидаються з чорної діри, ймовірно, в центрі галактики.

Ці джети простягаються на неймовірні 23 мільйони світлових років (або 7 мегапарсеків), викидаючись з чорної діри в центрі галактики.

Це приблизно відстань 140 Чумацьких Шляхів, складених один за одним.

Це вражаюче: 140 галактик, складених в один ряд.

"Порфіріон показує, що маленькі та великі речі у Всесвіті тісно пов'язані. Ми бачимо одну чорну діру, яка створює структуру масштабу, подібного до космічних філаментів і порожнеч", - сказав астроном Мартейн Оей з Лейденського університету в Нідерландах.

"Якщо ми зменшимо джети до розміру Землі, чорна діра буде розміром 0,2 міліметра: розміром амеби або кліща на вашій шкірі. Отже, ці гігантські джети неймовірні: це як якщо б одна амеба могла створити потужний фонтан енергії розміром з всю Землю!" – астроном Мартейн Оей.

Ці джети відомі як "галактичні лобі" – структури високої енергії плазми та газу, які виходять за межі видимого диска галактики.

Коли його виявили, Порфіріон став найбільшою відомою структурою галактичного походження у Всесвіті.

(З тих пір була виявлена інша радіогалактика – TXS 0033+252, яка простягається на 26 мільйонів світлових років, фактично забираючи рекорд.)

На той момент Порфіріон забрав титул у іншої структури, виявленої тією ж командою: Алкіонеус.

Алкіонеус, що знаходиться на відстані 3 мільярдів світлових років, є гігантською радіогалактикою, яка досягає 5 мегапарсеків у космосі, або 16,3 мільйона світлових років у довжину.

Обидві структури були виявлені за даними, зібраними LOw Frequency ARray (LOFAR) в Європі, інтерферометричною мережею, що складається з близько 20 000 радіоантен, розподілених по 52 місцях в Європі.

Їхні відкриття надають нові уявлення про еволюцію та зростання галактик у ранньому Всесвіті – і також допомагають нам зрозуміти міжгалактичне середовище, яке дрейфує у порожнечах космосу.

Це тому, що ми все ще не знаємо дуже багато про ці гігантські радіогалактики.

"Вони складаються з господарської галактики (це кластер зірок, що обертаються навколо галактичного ядра, що містить надмасивну чорну діру), а також колосальних джетів і лобів, які вивергаються з галактичного центру", - написала Мішель Старр для ScienceAlert у 2022 році.

Ці джети та лоби взаємодіють з міжгалактичним середовищем і якимось чином діють як синхротрон, щоб прискорити електрони, які виробляють радіовипромінювання.

Хоча це явище є звичайним – навіть Чумацький Шлях має радіолоби – ми не зовсім розуміємо, чому в деяких галактиках вони виростають до абсолютно гігантських розмірів, на мегапарсекових масштабах.

Джети Алкіонеуса та Порфіріона, зокрема, ставлять кілька викликів.

Перший полягає в тому, що для генерації таких величезних джетів чорна діра повинна постійно живитися – що передбачає величезний резервуар матеріалу – протягом приблизно мільярда років.

Це не типово, хоча, очевидно, це не неможливо, оскільки ми бачимо результати.

Інший виклик – це довжина джетів. Команда заглянула на 7,5 мільярдів років у минуле, щоб побачити Порфіріона, у час, коли міжгалактичний простір був більш щільним, ніж сьогодні. Чим довше джет, тим більш нестабільним він стає. Як тільки нестабільність виникає, джет повинен розпастися.

Як джети Алкіонеуса та Порфіріона залишалися стабільними на таких величезних відстанях у просторі-часі – це триваюча загадка.

Але вони можуть давати нам підказки про те, як структурований Всесвіт.

Простягаючись через кожну епоху простору-часу, існує структура, званий космічною мережею – величезною системою філаментів, що складаються з темної матерії, яка гравітаційно утримує галактики; вузли скупчень галактик, де ці філаменти зустрічаються; та величезні порожнечі між філаменти.

Довжина джетів Порфіріона, за розрахунками команди, становить близько 66 відсотків радіусу порожнечі, в якій Порфіріон знаходився в той час.

Як писала Старр у 2024 році для ScienceAlert, це свідчить про те, що ці мегаджети можуть відігравати роль у формуванні космічної мережі.

Вони можуть, за словами дослідників, бути відповідальними за дивно високу температуру, виявлену в порожнечах, і структури магнітних полів, що знаходяться там. Ці особливості могли бути створені джетами.

Це особливо цікаво, оскільки чорна діра є такого типу, який часто спостерігається в ранньому Всесвіті. Одна з ідей полягає в тому, що в ранньому Всесвіті було набагато більше величезних джетів, ніж ми усвідомлюємо, відіграючи значну роль у формуванні космічної мережі.

Навіть пізніше, команда дослідників вважає, що космос може бути переповнений такими галактиками.

"Я думаю, що галактики з гігантськими джетами є більш поширеними, ніж ми усвідомлюємо", - сказав Оей для ScienceAlert.

Дослідження тривають, і поточні огляди неба в радіохвилях свідчать про те, що ще більші структури можуть вже ховатися в даних.

Отже, рекорд найбільшої структури галактичного походження може не зберігатися довго.

Дослідження було опубліковано в Астрономії та астрофізиці та Nature.