Kupy galaxií, největší gravitačně vázané struktury ve vesmíru, narážejí obrovskou silou a vytvářejí rázové vlny, které se táhnou přes miliony světelných let. Tyto srážky generují radiové relikvie – obrovské oblouky rádiové emise poháněné energetickými elektrony spirálovitě spirálovitými v magnetických polích. Nedávná pozorování však odhalila nesrovnalosti: neočekávaně silná magnetická pole, nesrovnalosti mezi rádiovými a rentgenovými měřeními síly rázové vlny a rázové vlny, které se zdají být příliš slabé na to, aby vysvětlily pozorovanou rádiovou emisi.
Vědci z Institutu pokročilých studií (AIP) nyní vyřešili tyto hádanky pomocí nového víceškálového modelovacího přístupu. Jejich práce, publikovaná na předtiskovém serveru arXiv, spojuje fyziku kolizí galaktických kup o délce miliard světelných let s chováním elektronů na měřítkách bilionkrát menších.
Klíč spočívá v tom, jak rázové vlny interagují s vnějšími okraji kupy. Když rázová vlna zasáhne padající plyn, stlačí materiál a vytvoří hustou vrstvu, která se pohybuje směrem ven. Tato vrstva se pak srazí s dalšími shluky plynu, čímž vznikne turbulence, která zesiluje a stáčí magnetická pole na pozorované intenzity. Tento proces vysvětluje neočekávaně vysokou sílu magnetických polí.
Model navíc ukazuje, proč se rádiová a rentgenová pozorování rozcházejí. Rádiové vyzařování pochází z nejsilnějších částí rázové vlny, zatímco rentgenová měření odrážejí průměrnou, slabší sílu rázové vlny. Divergence není rozpor; je to důsledek pozorování různých částí téhož jevu.
Nakonec studie ukazuje, že i když se průměrná síla rázové vlny zdá nízká, nejsilnější oblasti mohou stále účinně urychlovat elektrony. Protože většina radiové emise pochází z těchto místních oblastí vysoké intenzity, obecná teorie urychlování elektronů rázovými vlnami zůstává správná.
Tento průlom řeší dlouhotrvající hádanky kolem rádiových relikvií tím, že spojuje tvorbu rozsáhlých struktur se základní fyzikou částic. Výzkumný tým plánuje stavět na tomto úspěchu a vyřešit zbývající záhady a prohloubit naše chápání těchto extrémních vesmírných prostředí.
