Астрономы изучили группу галактик, расположенную на расстоянии более 12 миллиардов световых лет от нас. Скопление примечательно тем, что находится на малоизученном промежуточном этапе формирования.
О крупном протоскоплении SPT2349−56 ученые знают не первый год. В нем расположена одна из самых активных зон формирования звезд, но точнее оценить общую звездную массу всей системы не удавалось из-за слишком тусклого света. Без этих данных невозможно было сказать, стало ли активное звездообразование результатом благоприятных условий или прямым следствием массивности всей системы.
Авторы нового исследования провели наблюдения в глубоком оптическом и инфракрасном диапазонах, аналитически повысили точность данных, выявили новые галактики, определили их массу и с помощью компьютерного моделирования подтвердили, что сверхскопление находится на малоизученном этапе формирования. Научная статья об открытии вышла в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Скопления галактик — узлы «космической паутины», крупномасштабной структуры нашей Вселенной. Друг с другом эти узлы «связаны» галактическими нитями, а между ними простираются относительно пустые пространства. Известно, что эти скопления образовались из-за небольших перепадов в плотности первичной материи Вселенной, которые мы видим в реликтовом излучении.
Реликтовое излучение хорошо изучено, как и образовавшиеся со временем крупные скопления галактик, ведь это фундаментальные «кирпичики» Вселенной. Но ученым по-прежнему не хватает данных наблюдений, чтобы построить точные компьютерные модели того, как из перепадов плотности получились такие массивные структуры.
«Современные» скопления галактик хорошо видно, поскольку в процессе формирования их межгалактический газ нагрелся и теперь светится в рентгеновском диапазоне. Но на расстояниях от десяти миллиардов световых лет (при красном смещении больше 2) излучение становится почти неразличимым, поэтому древние объекты ищут через составление карт неба в инфракрасном и субмиллиметровом диапазонах.
В последние годы стал популярен метод, который разрабатывали для изучения реликтового излучения. Он подразумевает масштабные сканирования неба в субмиллиметровом и миллиметровом диапазонах с точностью до нескольких аркминут. Так нашли многих кандидатов для дальнейшего изучения, в том числе SPT2349-56.
За прошедшие годы астрономы многое узнали об этом объекте, но новейшие наблюдения с помощью Hubble и инфракрасной камеры телескопа Spitzer позволили значительно повысить точность данных и выявить в нем новые галактики.
Теперь известно, что протоскопление SPT2349-56 насчитывает более 30 субмиллиметровых галактик, то есть галактик в процессе слияния с высокими темпами звездообразования. И еще несколько десятков малоразличимых галактик (LBG– и LAE-галактик). Анализ межзвездного газа показал, что галактики находятся на последних этапах формирования звезд. И прогноз их дальнешего развития совпадает с данными наблюдений за более близкими к нам скоплениями.
В общем, SPT2349-56 — действительно протоскопление галактик на малоизученном промежуточном этапе эволюции таких объектов. Скорость звездообразования в нем превышает 10 тысяч солнечных масс в год. Мы видим его таким, каким оно было, когда Вселенной насчитывалось всего несколько миллиардов лет. Галактики там моложе нашего Млечного Пути.
Хотя объект выбрали для дальнейшего изучения из-за яркости, составляющие его галактики сами по себе обычные — не слишком яркие и массивные. Единственным исключением оказалась C6, которая находится в центре слияния 20 галактик и, по расчетам, станет ярчайшей галактикой скопления. Точнее, стала, но свет этих событий долетит до нас через сотни миллионов лет. Главный вывод исследования состоит в том, что звездообразование протекает там так же, как в более изученных и близких нам скоплениях.