Международная группа исследователей под руководством Оксфордского университета идентифицировала одну из самых масштабных вращающихся структур из когда-либо наблюдаемых. Этот объект представляет собой тонкую цепочку галактик, расположенную внутри обширной космической нити примерно в 140 миллионах световых лет от Земли. Результаты работы, опубликованные в журнале `Monthly Notices of the Royal Astronomical Society`, могут предоставить важные ключи к пониманию того, как формировались галактики в ранней Вселенной.
Космические нити — это крупнейшие известные структуры во Вселенной. Они представляют собой гигантские нитевидные сети из галактик и тёмной материи, образующие основу космической паутины. Эти нити служат каналами, по которым материя и угловой момент перетекают в галактики. Близлежащие нити, где множество галактик вращаются в одном направлении, а вся структура, по всей видимости, также вращается, особенно ценны для изучения того, как галактики приобрели свой спин и газ. Они также позволяют проверить идеи о том, как вращение развивается на протяжении десятков миллионов световых лет.
В ходе исследования учёные выявили 14 близлежащих галактик, богатых газообразным водородом, расположенных в узкой, вытянутой линии длиной около 5,5 миллионов световых лет и шириной примерно 117 тысяч световых лет. Эта тонкая структура находится внутри гораздо более крупной космической нити, которая тянется на 50 миллионов световых лет и содержит более 280 других галактик. Многие галактики в этой тонкой цепочке вращаются в том же направлении, что и сама нить, гораздо чаще, чем можно было бы ожидать, если бы их ориентации были случайными. Это открытие бросает вызов существующим моделям и предполагает, что крупномасштабные космические структуры могут влиять на вращение галактик сильнее или в течение более длительных периодов, чем считалось ранее.
Команда также обнаружила, что галактики по разные стороны центральной оси нити движутся в противоположных направлениях. Такая закономерность указывает на то, что вся нить вращается как единое целое. Применяя модели динамики нитей, исследователи оценили скорость вращения примерно в 110 км/с и рассчитали, что плотная центральная область нити имеет радиус около 50 килопарсеков – примерно 163 тысячи световых лет.
Доктор Лайла Джанг из Оксфордского университета, соавтор исследования, рассказала, что выделяет это открытие: «Что делает эту структуру исключительной, так это не только её размер, но и сочетание выравнивания спинов и вращательного движения. Можно сравнить это с аттракционом “Чашки” в парке развлечений. Каждая галактика подобна вращающейся чашке, но вся платформа – космическая нить – тоже вращается. Это двойное движение даёт нам редкое понимание того, как галактики получают свой спин от более крупных структур, в которых они находятся».
Выявленная нить кажется относительно молодой и практически нетронутой. Её обилие богатых газом галактик и низкое внутреннее движение, описываемое как так называемое «динамически холодное» состояние, предполагают, что она всё ещё находится на ранней стадии развития. Поскольку водород является ключевым ингредиентом для образования новых звёзд, галактики с большими запасами водорода активно собирают или удерживают топливо, необходимое для звездообразования. Изучение таких систем даёт ценное представление о ранних или продолжающихся фазах эволюции галактик.
Богатые водородом галактики также служат эффективными индикаторами того, как газ движется по космическим нитям. Атомарный водород легко подвержен движению, что делает его особенно полезным для выявления того, как газ течёт через нити и попадает в галактики. Эти наблюдения помогают учёным понять, как угловой момент перемещается по космической паутине и формирует структуру галактик, их вращение и звездообразование.
Открытие также может помочь уточнить модели внутренних выравниваний галактик, которые способны искажать измерения в предстоящих обзорах гравитационного линзирования. К ним относятся миссии, такие как космический аппарат `Euclid` Европейского космического агентства и наблюдения обсерватории `Vera C. Rubin` в Чили.
Доктор Мадалина Тудораке из Кембриджского и Оксфордского университетов, также соавтор исследования, отметила: «Эта нить является своего рода “ископаемой летописью” космических потоков. Она помогает нам понять, как галактики приобретают свой спин и развиваются со временем».
В своей работе исследовательская группа использовала данные радиотелескопа `MeerKAT` в Южной Африке, одной из самых мощных радиообсерваторий в мире, состоящей из 64 взаимосвязанных антенн. Вращающаяся нить была идентифицирована в ходе обзора глубокого неба `MIGHTEE` под руководством профессора астрофизики Мэтта Джарвиса из Оксфордского университета. Радиоданные были объединены с оптическими наблюдениями, полученными с помощью спектроскопического прибора `Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI)` и обзора неба `Sloan Digital Sky Survey (SDSS)`, что позволило выявить космическую нить, демонстрирующую как скоординированное вращение галактик, так и крупномасштабное вращение всей структуры.
Профессор Джарвис подчеркнул: «Это убедительно демонстрирует силу объединения данных из различных обсерваторий для получения более глубокого понимания того, как формируются крупные структуры и галактики во Вселенной. Подобные исследования могут быть выполнены только большими группами с разнообразными навыками, и в этом случае это стало возможным благодаря гранту `ERC Advanced Grant/UKIR Frontiers Research Grant`, который финансировал соавторов исследования».
В состав исследовательской группы вошли также учёные из Кембриджского университета, Университета Западного Мыса, Университета Родса, Южноафриканской радиоастрономической обсерватории, Университета Хартфордшира, Бристольского университета, Эдинбургского университета и Кейптаунского университета.
