Международная команда астрономов под руководством канадских исследователей обнаружила то, чего, по идее, во Вселенной быть не должно: скопление галактик, раскалённое горячим газом, всего через 1,4 миллиарда лет после Большого взрыва — значительно раньше и горячее, чем предсказывает теория. Результат, опубликованный в журнале Nature, может перевернуть существующие модели формирования скоплений галактик, согласно которым такие температуры возникают только в более зрелых, стабильных скоплениях на более поздних этапах эволюции Вселенной. «Мы не ожидали увидеть настолько горячую атмосферу скопления так рано в космической истории, — сказал ведущий автор Дачжи Чжоу (Dazhi Zhou), аспирант факультета физики и астрономии Университета Британской Колумбии (UBC). — На самом деле сначала я сомневался в сигнале: он был слишком сильным, чтобы быть реальным. Но после месяцев проверок мы подтвердили, что этот газ как минимум в пять раз горячее, чем предсказывали модели, и даже горячее и энергетичнее того, что мы наблюдаем во многих современных скоплениях». «Это говорит о том, что нечто в ранней Вселенной — вероятно, три недавно обнаруженные сверхмассивные чёрные дыры в этом скоплении — уже накачивало окружающее пространство колоссальными объёмами энергии и формировало молодое скопление намного раньше и гораздо сильнее, чем мы думали», — сказал соавтор доктор Скотт Чепмен (Scott Chapman), профессор Университета Далхаузи, проводивший исследования в период работы в Национальном исследовательском совете Канады (NRC).
Изучая «младенческое» скопление
Заглядывая назад во времени примерно на 12 миллиардов лет, исследователи сосредоточились на «младенческом» скоплении галактик под названием SPT2349-56.Для этого команда использовала комплекс радиотелескопов Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), который включает инструменты, спроектированные, созданные и протестированные в NRC.Это «детское» скопление очень массивно для своего юного возраста: его ядро имеет размер около 500 000 световых лет в поперечнике — сопоставимо с размером гало, окружающего Млечный Путь.Внутри — более 30 активных галактик, а темпы звездообразования превышают темпы нашей галактики более чем в 5 000 раз — и всё это в очень компактной области.Команда сделала упор на космологический инструмент под названием эффект Сюняева—Зельдовича (Sunyaev–Zeldovich effect), который помогает учёным оценивать тепловую энергию внутрикластерной среды: газа, существующего между галактиками внутри скопления.«Понимание скоплений галактик — ключ к пониманию самых больших галактик во Вселенной, — сказал доктор Чепмен, который также является аффилированным профессором UBC. — Эти массивные галактики в основном обитают в скоплениях, и их эволюция в значительной степени формируется крайне “жёсткой” средой скоплений в процессе их возникновения, включая внутрикластерную среду».
Нагрев сверхмассивными чёрными дырами
Согласно текущим моделям, гигантские резервуары газа, формирующие внутрикластерную среду, сначала собираются, а затем нагреваются гравитационными взаимодействиями по мере того, как незрелое, нестабильное скопление галактик «взрослеет» и коллапсирует внутрь, переходя в стабильное состояние. Новая находка намекает, что это «рождение» происходит более взрывным образом, и учёным, возможно, придётся пересмотреть последовательность и скорость эволюции скоплений галактик. Теперь исследователи хотят выяснить, как все части этой картины связаны между собой. «Мы хотим понять, как взаимодействуют интенсивное звездообразование, активные чёрные дыры и эта перегретая атмосфера, и что это говорит нам о том, как строились современные скопления галактик, — сказал Чжоу. — Как всё это может происходить одновременно в такой молодой и компактной системе?»