Астрофизики получили самые глубокие изображения галактики IC 1101 из когда‑либо сделанных, что позволило им впервые определить ее внешнюю границу. Расчеты приведены в статье для Astronomy and Astrophysics, выложенной препринтом на arXiv. Они показали, что эта галактика — действительно крупнейшая из всех известных на сегодня: ее диаметр по большой оси достигает 520 килопарсек, или примерно 1,7 миллиона световых лет.
Так называемые ярчайшие галактики скоплений (BCG), к которым относится и IC 1101, представляют собой результат иерархического формирования галактик — они растут за счет поглощения меньших галактик. Их слабые звездные гало плавно сливаются с внутрикластерной средой — диффузным газом и звездами, заполняющими пространство между галактиками в скоплении.
Именно это и затрудняет определение размеров BCG. Их окраины хранят свидетельства прошлых слияний в виде приливных хвостов и звездных гало, которые накладываются на окружающий внутрикластерный свет, из‑за чего трудно понять, где заканчивается галактика и начинается межгалактическая среда.
Протяженность звездного диска IC 1101 — BCG в центре скопления галактик Abell 2029 на расстоянии свыше миллиарда световых лет от Земли — оценивалась примерно в 607 килопарсек, что делало ее крупнейшей из известных человечеству. Уточнить края галактики помогли ее сверхглубокие изображения, полученные широкоугольной камерой на телескопе Исаака Ньютона на Канарах.
Измерение истинной границы галактики означает регистрацию очень слабого звездного света и его отделение от нежелательного источника помех — рассеянного света от звезд переднего плана. Этот свет может создавать размытое свечение по всему снимку и затруднять наблюдение именно тех слабых областей, которые и ищут астрономы.
Авторы исследования построили детальную модель функции рассеяния точки телескопа, используя десятки калибровочных звезд разной яркости. С помощью этой модели поочередно вычли рассеянный свет более чем от 250 звезд из финального изображения, что позволило выявить более тусклые структуры.
Радиальные профили — градиент звездного света с удалением от центра — показали, что край находится на расстоянии 260 килопарсек, а подтвержденный диаметр галактики достигает примерно 520 килопарсек, что делает ее самой большой галактикой из известных на сегодняшний день. Общая заключенная в этих границах звездная масса оценивается примерно в 3,4 триллиона масс Солнца.
Для сравнения, Млечный Путь имеет в поперечнике всего около 30 килопарсек, то есть IC 1101 превосходит его примерно в 17 раз. При этом одна лишь ее звездная масса превышает полную массу Млечного Пути, включая темную материю, которая оценивается в диапазоне от 1 до 1,5 триллиона масс Солнца.
За пределами основного края ученые обнаружили восемь обширных, слабых и асимметричных звездных структур. Две из них совпадают по положению с известными рентгеновскими возмущениями. Это свидетельствует о том, что галактика продолжает расти за счет текущей аккреции вещества, а не остановилась в развитии.
Это согласуется с предыдущим рентгеновским исследованием, в котором аналогичные возмущения были интерпретированы как вероятный след столкновения с другой группой галактик, произошедшего примерно 2—3 миллиарда лет назад.