Расслабленное скопление SPT2215. Источник: The Astrophysical Journal (2023). DOI: 10.3847/1538-4357/acc6c2
Астрономы обнаружили самое отдаленное «расслабленное» скопление галактик на сегодняшний день — самое дальнее из когда-либо обнаруженных скоплений, которое не разрушается сильными столкновениями с другими скоплениями галактик. Это открытие прокладывает путь к изучению того, как и когда формируются некоторые из этих гигантских структур и почему Вселенная выглядит так, как она выглядит в наши дни.
Чтобы найти это далекое и молодое скопление галактик, группы ученых использовали данные рентгеновской обсерватории Chandra, космического телескопа Spitzer, телескопа Национального научного фонда (NSF) и проекта исследования темной энергии в Чили (Dark Energy Survey). Они сообщили о результатах в серии из трех статей.
Это скопление галактик, названное SPT-CL J2215-3537 (сокращенно SPT2215), находится примерно в 8,4 миллиардах световых лет от Земли и наблюдается, когда Вселенной было всего 5,3 миллиарда лет. Это означает, что скопление SPT2215 получило фору в своем формировании по сравнению с другими скоплениями аналогичного размера, и что в течение последнего миллиарда лет оно «двигалось по инерции», что позволило ему расслабиться. По оценкам астрономов, масса скопления примерно в 700 триллионов раз превышает массу Солнца.
Скопление галактик — это образования, которые состоят от десятков до сотен галактик с огромным количеством горячего газа и темной материи, заполняющие пространство между галактиками, удерживаемые вместе гравитацией. Этот газ, имеющий температуру в миллионы градусов и излучающий в рентгеновском диапазоне, может служить индикатором того, что происходит со скоплением.
Скопления галактик со временем растут, сливаясь с другими скоплениями или группами галактик, вызывая возмущения в газе, такие как асимметрия или резкие особенности. Однако, имея достаточно времени, чтобы «расслабиться» без слияния, газ может принять гладкий, спокойный вид.
В центре SPT2215 находится большая галактика с гигантской черной дырой. В статье было обнаружено огромное количество новых звезд, формирующихся в этой большой галактике. Формирование звезд в центральной галактике скопления происходит за счет охлаждения горячего газа, когда скопление «расслабляется».
На то, насколько быстро газ остывает, образуя при этом звезды, влияет поведение гигантской черной дыры в центре скопления. Если черная дыра вызывает слишком много мощных вспышек, большая часть газа в скоплении не успевает охладиться настолько, чтобы образовался поток новых звезд. В отличие от большинства расслабленных скоплений, наблюдаемых с помощью Chandra, гигантская черная дыра в SPT2215, по-видимому, не препятствует такому охлаждению.
Еще одной ключевой особенностью SPT2215 является изоляция его центральной галактики. В радиусе примерно 600 000 световых лет нет других галактик, которые были бы такими же яркими или протяженными. Это означает, что скопление не сливалось с другим скоплением примерно за последний миллиард лет, что дает еще одно свидетельство того, что скопление SPT2215 «расслаблено».
Ученые не были уверены, что найдут скопление галактик, которое было «расслаблено» в эту эпоху Вселенной, потому что обычно они все еще переживают слияния с другими скоплениями или группами галактик по мере увеличения их размера.
Статья опубликована в The Astrophysical Journal.
Источник: Michael S. Calzadilla et al, SPT-CL J2215−3537: A Massive Starburst at the Center of the Most Distant Relaxed Galaxy Cluster, The Astrophysical Journal (2023). DOI: 10.3847/1538-4357/acc6c2
