Международная команда астрономов под руководством канадских исследователей обнаружила скопление галактик, которое оказалось значительно горячее, чем предсказывают современные научные модели для его эпохи. Это скопление, наполненное раскаленным газом, существовало всего через 1,4 миллиарда лет после Большого взрыва. Согласно устоявшимся теориям, на таком раннем этапе космической истории скопления галактик еще не должны были достигать столь экстремальных температур.
Результаты, опубликованные 5 января в журнале «Nature», бросают серьезный вызов общепринятым моделям формирования галактических скоплений. Эти модели предполагают, что скопления нагреваются постепенно с течением времени и достигают подобных температур гораздо позже, став более крупными и стабильными. Это открытие заставляет пересмотреть наши представления об эволюции крупнейших структур во Вселенной.
«Мы не ожидали увидеть такую горячую атмосферу в скоплении так рано в космической истории, – комментирует ведущий автор Дачжи Чжоу, аспирант факультета физики и астрономии Университета Британской Колумбии. – На самом деле, поначалу я сомневался в сигнале, поскольку он был слишком сильным, чтобы быть реальным. Но после месяцев проверки мы подтвердили, что этот газ как минимум в пять раз горячее, чем предсказывалось, и даже горячее и энергичнее, чем во многих современных скоплениях».
Доктор Скотт Чепмен, соавтор исследования, считает, что результаты указывают на мощную активность в молодой Вселенной. «Это говорит нам, что нечто в ранней Вселенной – вероятно, три недавно обнаруженные в скоплении сверхмассивные черные дыры – уже закачивало огромное количество энергии в окружающее пространство и формировало молодое скопление гораздо раньше и сильнее, чем мы думали», – поясняет ученый.
Для своего открытия исследователи заглянули в прошлое примерно на 12 миллиардов лет, чтобы изучить молодое скопление галактик, известное как SPT2349-56. Наблюдения проводились с помощью Атакамского большого миллиметрового/субмиллиметрового массива (ALMA) – сети радиотелескопов в Чили. Несмотря на свой юный возраст, это скопление уже поразительно велико. Его центральная область простирается на 500 000 световых лет, что сравнимо с размером гало, окружающего Млечный Путь. Скопление содержит более 30 активных галактик и производит новые звезды со скоростью, в 5000 раз превышающей скорость звездообразования в нашей Галактике.
Чтобы измерить температуру внутри скопления, команда использовала метод, известный как эффект Сюняева–Зельдовича. Этот подход позволяет ученым оценивать тепловую энергию межгалактической среды – газа, существующего между галактиками в скоплении. «Понимание скоплений галактик – ключ к пониманию самых больших галактик во Вселенной, – говорит доктор Чепмен. – Эти массивные галактики в основном находятся в скоплениях, и их эволюция во многом определяется очень сильной средой, в которой они формируются».
Современные теории предполагают, что газ, составляющий межгалактическую среду, медленно собирается и нагревается по мере того, как гравитация со временем стягивает нестабильное скопление галактик. Ожидается, что по мере взросления скопления этот процесс создает стабильную и горячую среду. Новые наблюдения указывают на гораздо более бурное начало, при котором нагрев происходит раньше и быстрее, чем предсказывалось. Теперь ученые планируют изучить, как различные силы внутри скопления взаимодействуют друг с другом, чтобы понять, как интенсивное звездообразование, активные черные дыры и перегретая атмосфера влияют на формирование современных галактических скоплений.
