Астрономы, работающие с телескопом «Джеймс Уэбб», обнаружили массивное скопление галактик, которое сформировалось значительно раньше, чем предсказывают современные космологические модели. Структура под названием XLSSC 122, удаленная от Земли на 10,4 млрд световых лет, обладает необычно плотным ядром, что ставит под сомнение существующие представления об эволюции Вселенной.
Скопление относится к эпохе так называемого «космического полдня» – периода примерно 10 млрд лет назад, когда во Вселенной наиболее активно формировались звезды, а скопления галактик только начинали собираться из более мелких групп. Однако XLSSC 122 уже тогда выглядело как зрелая и упорядоченная структура, характерная для современной Вселенной.
Новые наблюдения «Уэбба» позволили впервые увидеть в этом скоплении эффект сильного гравитационного линзирования. Мощная гравитация XLSSC 122 искривляет свет от более далеких галактик, находящихся за ним, превращая их изображения в вытянутые дуги. Этот эффект позволил ученым точно измерить, как распределена масса внутри скопления, включая невидимую темную материю. XLSSC 122 стало самым далеким из известных скоплений, где удалось зафиксировать такое явление.
Анализ показал, что значительная часть массы скопления, в основном темной материи, сконцентрирована в его центре. Согласно стандартной космологической модели, крупные структуры должны были расти более постепенно, и такая высокая концентрация на столь раннем этапе истории Вселенной выглядит неожиданной.
Исследователи также изучили слабое гравитационное линзирование, чтобы оценить распределение массы на окраинах скопления. Этот метод подтвердил высокую плотность ядра и показал, что XLSSC 122 все еще находится в процессе слияния с другими галактическими группами.
Кроме того, «Джеймс Уэбб» зафиксировал слабое свечение, известное как внутрикластерный свет. Его излучают звезды, которые были выброшены из своих галактик во время их взаимодействия и слияний. Это самое раннее наблюдение такого света в истории астрономии. Оказалось, что распределение этого свечения в центре скопления точно совпадает с картой распределения темной материи, полученной с помощью линзирования. Это открывает возможность использовать внутрикластерный свет как видимый индикатор для картографирования невидимой темной материи.
Ученые планируют найти и изучить десятки подобных древних скоплений. Если аномальная структура XLSSC 122 окажется не исключением, а правилом, космологам, возможно, придется пересмотреть фундаментальные теории о том, как быстро формировались крупнейшие объекты во Вселенной.
