By 
Астрономи виявили найвіддаленіше «розслаблене» скупчення галактик на сьогоднішній день — найдальше скупчення з коли-небудь помічених, яке не порушується сильними зіткненнями з іншими скупченнями галактик. Це відкриття прокладає шлях до вивчення того, як і коли утворюються деякі з цих гігантських структур і чому Всесвіт виглядає так, як він виглядає сьогодні.
Щоб знайти це далеке й молоде скупчення галактик, групи вчених використовували дані рентгенівської обсерваторії Чандра НАСА, космічного телескопа Спітцера, що залишився в експлуатації, телескопа Південного полюса Національного наукового фонду/Департаменту енергетики та проекту дослідження темної енергії в Чилі. Вони повідомили про результати в серії з трьох робіт.
Це скупчення галактик під назвою SPT-CL J2215-3537 (скорочено SPT2215) знаходиться на відстані приблизно 8,4 мільярдів світлових років від Землі, і його можна побачити, коли вік Всесвіту становить лише 5,3 мільярда років, у порівнянні з його поточним віком у 13,8 мільярда років. Це означає, що SPT2215 отримав фору у своєму формуванні порівняно з іншими скупченнями подібного розміру, і що він «рухався» протягом останнього мільярда років, дозволяючи йому розслабитися. За оцінками астрономів, маса скупчення приблизно в 700 трильйонів разів перевищує масу Сонця.
Скупчення галактик — це сукупність від десятків до сотень галактик разом із величезною кількістю гарячого газу та темної матерії, що заповнюють простір між галактиками, і всі вони утримуються силою тяжіння. Цей газ, який має температуру в мільйони градусів і випромінює рентгенівське випромінювання, може діяти як індикатор того, що відбувається з кластером.
Скупчення галактик з часом ростуть, зливаючись з іншими скупченнями або групами галактик, викликаючи порушення в газі скупчення, такі як асиметрія або гострі риси. Проте, маючи достатньо часу для «розслаблення» без злиття, газ може набути гладкого, спокійного вигляду.
«До цих пір ми не бачили такого віддаленого розслабленого скупчення галактик, як SPT2215», — сказав Майкл Калзаділла з Массачусетського технологічного інституту (MIT), провідний автор останньої з трьох робіт, яка підтвердила, що скупчення є розслабленим, і повідомляє про інші ключові властивості скупчення.
У центрі SPT2215 знаходиться велика галактика, у центрі якої знаходиться гігантська чорна діра. Стаття Кальзаділли виявила величезну кількість нових зірок, що утворюються в цій великій галактиці. Утворення зірок у центральній галактиці скупчення відбувається за рахунок охолодження гарячого газу, коли скупчення стає розслабленим.
На швидкість охолодження газу для утворення зірок впливає поведінка гігантської чорної діри в центрі скупчення. Якщо чорна діра викликає занадто багато потужних спалахів, більшість газу в скупченні не охолоне настільки, щоб утворити потік нових зірок. На відміну від більшості розслаблених скупчень, які спостерігаються за допомогою Чандри, гігантська чорна діра в SPT2215, здається, не перешкоджає такому охолодженню.
«Схоже, що чорна діра в SPT2215 досить тиха, щоб дозволити зореутворенню процвітати», — сказав Майкл Макдональд, також з MIT, який є співавтором усіх трьох робіт.
Ще однією ключовою особливістю SPT2215 є ізоляція його центральної галактики. Немає інших галактик у радіусі приблизно 600 000 світлових років, які були б настільки ж яскравими чи протяжними. Це означає, що кластер не зазнав злиття з іншим кластером приблизно за останній мільярд років, що є ще одним доказом того, що SPT2215 розслаблений.
Вчені не були впевнені, що знайдуть скупчення галактик, яке було розслабленим у цю епоху Всесвіту, тому що вони зазвичай все ще переживають неспокій злиття з іншими скупченнями або групами галактик, коли вони збільшуються в розмірі.
«Той факт, що це скупчення настільки масивне, що так рано у Всесвіті, свідчить про справді захоплюючу, швидку історію формування», — сказав Ліндсі Блім з Аргонської національної лабораторії Міністерства енергетики США в Лемонті, штат Іллінойс, чия команда вперше повідомила про виявлення скупчення в 2020 році в першій із трьох публікацій. «Однак той факт, що він розслаблений, свідчить про протилежне. Це було б схоже на те, що знайти охайну кухню відразу після обіду».
Ці результати на SPT2215 добре збігаються з результатами космічного телескопа Джеймса Вебба NASA, який показав, що галактики формуються в дуже ранньому віці.
«Спокійні кластери, такі як SPT2215, є одним із покажчиків, які використовувалися для вимірювання розширення Всесвіту», — сказав Адам Манц зі Стенфордського університету, який вперше повідомив про розслаблений статус SPT2215, використовуючи дані Chandra у 2022 році, у другій статті. «Додавання таких віддалених об’єктів до нашої вибірки розслаблених скупчень дозволяє нам краще стримувати прискорення космічного розширення та властивості темної енергії, яка його приводить». Джерело
Comments