Знайдено найбільшого скупчення галактик у Всесвіті

Використовуючи квазар як маяк, вчені знайшли у молодому Всесвіті великий протокластер — зачаток гігантського скупчення галактик, яке стане найбільшим із відомих у сучасному Всесвіті.

Квазари — активні ядра галактик, тобто надмасивні чорні дірки, що поглинають велику кількість матерії. Вважається, що у молодому Всесвіті такі масивні об’єкти неминуче мають бути оточені масивним гало з темної матерії. Гравітаційне тяжіння таких областей є колосальним. Отже, поруч із яскравими квазарами можна шукати майбутні скупчення галактик. Саме цим зайнялися автори нової роботи.

Об’єктом спостережень групи вчених став квазар J0910-0414, відкритий ними у 2019 році в рамках пошуку квазарів епохи реіонізації. Червоне усунення цього квазара — 6,64, з Великого вибуху на той момент пройшло близько 826 мільйонів років.

За оцінкою вчених, це один із найбільших квазарів тієї епохи з масою надмасивної чорної діри приблизно 3,59 мільярда сонячних мас. Для порівняння: маса надмасивної чорної діри в центрі Чумацького Шляху – 4,297 мільйона сонячних мас.

Важливо, що за такого червоного зсуву квазар потрапляє в поле зору методів пошуку областей із вищою щільністю речовини. Тому вчені змогли вивчити його околиці, провівши дослідження на різних довжинах хвиль за допомогою обсерваторії Кека, телескопа «Субару», Магелланових телескопів і радіотелескопів ALMA. Астрономи знайшли у квазара безліч «сусідів».

«Цей протокластер величезний. Порівняйте його розміри на небі з іншими протокластерами, які займають лише кілька кутових хвилин. У цьому кілька десятків кутових хвилин», — прокоментував відкриття головний автор дослідження Фейдж Ван (Feige Wang) з університету Арізони (США). Кутова хвилина – одна шістдесята градуса на небесній сфері.

У безпосередній близькості до квазара автори роботи знайшли три галактики, одна з яких — супутник галактики з квазаром. Вони вмістилися в один знімок спостережень ALMA, що говорить про надзвичайну щільність речовини в цій галузі. За словами вчених, на три порядки більше, ніж очікувалося від «порожньої» області.

На відстані кількох десятків мегапарсеків (на ілюстрації ця область відзначена жовтим прямокутником, 35 ​​на 74 мегапарсеки) астрономи знайшли ще 12 спектроскопічно підтверджених «ущільнень» із червоним усуненням більше ніж 6,5. Це означає, що вони, мабуть, співіснують із квазаром в одну епоху Всесвіту.

Щобільше, центральна область протоскоплення навколо квазара приблизно в сім разів щільніша, ніж у середньому у протоскоплень за часів, коли Всесвіту було вже 3,3 мільярда років (червоне усунення 2).

Загалом, за оцінкою авторів, сьогодні ця область має бути скупченням галактик загальною масою близько 6,9 квадриллону (6,9×10^15) сонячних мас, втричі масивніше скупчення Волос Вероніки. Робота викладена у відкритий доступ на arXiv і прийнята до публікації в журналі The Astrophysical Journal Letters.

Цим дослідженням вчені довели спроможність методу пошуку протоскопа по квазарах в молодому Всесвіті. Можливо, в результаті спостережень за околицями інших таких об’єктів вдасться знайти ще більші протоскопи та розібратися в їхньому впливі на еволюцію окремих галактик.

Існування настільки величезного скупчення в порівняно ранню епоху, а також і аномально висока щільність матерії в цій частині Всесвіту створює відразу два питання. Перший: яким чином настільки проеволюціоновані галактичні скупчення могли виникнути так рано, адже це несумісно зі стандартною космологічною моделлю, за якою утворення великих структур Всесвіту потребує величезного часу? Другий: чи не каже наявність такої насиченої матерією частини Всесвіту про те, що вона не ізотропна, тобто має щось на кшталт виділеного «центру», де речовини та темної матерії більше, ніж у решті місць?