За допомогою телескопів Магеллана в Чилі італійські астрономи спостерігали гігантське скупчення галактик, відоме як Abell 2744, яке називають скупченням Пандори. Результати кампанії спостереження, представлені в статті, опублікованій 13 лютого на сервері препринтів arXiv, дають більше інформації про властивості цього кластера.

Скупчення галактик містять до тисячі галактик, пов’язаних між собою гравітацією. Вони утворюються шляхом нарощування маси та падіння менших субструктур і є найбільшими відомими гравітаційно зв’язаними структурами у Всесвіті. Тому вони можуть служити чудовими лабораторіями для вивчення еволюції галактик і космології.

На відстані близько 4 мільярдів світлових років від Землі скупчення Пандори є гігантським скупченням галактик, яке приблизно в 4 трильйони разів перевищує масу Сонця. Схоже, це результат одночасного накопичення щонайменше чотирьох окремих менших галактичних скупчень, яке відбувалося протягом 350 мільйонів років.

Попередні спостереження за скупченням Пандори показали, що воно демонструє одне з найскладніших явищ злиття, яке коли-небудь було виявлено, яке спостерігалося як на радіо, так і на рентгенівських даних. Скупчення також привернуло увагу групи астрономів під керівництвом Давіде Абріоли з Міланського університету в Італії, коли вони вирішили дослідити його за допомогою MegaCam — великої мозаїчної ПЗЗ-камери на одному з телескопів Магеллана.

«У цій статті ми представляємо вдосконалений WL-аналіз (слабке лінзування) скупчення галактик Abell 2744, використовуючи глибокі багатосмугові дані Magellan/MegaCam, що охоплюють поле зору приблизно 31′ × 33′… Для нашого дослідження ми застосували конвеєр на основі двох абсолютно нових програм, mccd і ngmix для реконструкції PSF [функції розповсюдження точок] і вимірювання форми відповідно», — пишуть дослідники в статті.

По-перше, нові спостереження показали, що скупчення Пандори має прогнозовану загальну масу приблизно 2,56 квадрильйона сонячних мас — у межах 7,66 мільйона світлових років від південно-західного найяскравішого скупчення галактик. Це робить його одним із наймасовіших скупчень галактик, виявлених на сьогодні.

Реконструйований загальний розподіл маси поверхні виявив наявність трьох піків високої щільності, субструктур у внутрішньому ядрі скупчення Пандори. Одна з більш високою щільністю та співвідношенням сигнал/шум 14,0 лежить у південно-східній частині скупчення, дуже близько до найяскравішої галактики скупчення, тоді як дві інші знаходяться в північно-західному куті.

За словами авторів статті, ці результати підтверджують, що кластер не розслаблений, а переживає складне злиття, яке було запропоновано попередніми дослідженнями. Вони додали, що це також підтверджено порівнянням з новим високоточним сильним аналізом лінз центральної області скупчення, заснованим на даних космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST).

Використовуючи Дуже великий телескоп (VLT) Європейської південної обсерваторії (ESO), астрономи охарактеризували яскравий квазар, виявивши, що він не лише найяскравіший у своєму роді, але й найяскравіший об’єкт, який коли-небудь спостерігався. Квазари — це яскраві ядра далеких галактик, а надмасивні чорні діри живлять їх.

Чорна діра в цьому квазарі-рекордсмені зростає в масі, еквівалентній одному сонцю на день, що робить її найшвидшою чорною дірою на сьогодні.

Чорні діри, що живлять квазари, збирають речовину з навколишнього середовища в енергетичному процесі, який випромінює величезну кількість світла. Настільки, що квазари є одними з найяскравіших об’єктів на нашому небі, тобто навіть віддалені об’єкти видно із Землі. Як правило, найбільш яскраві квазари вказують на найшвидше зростаючі надмасивні чорні діри.

«Ми виявили найшвидше зростаючу чорну діру, відому на сьогоднішній день. Вона має масу 17 мільярдів сонць і з’їдає трохи більше сонця на день. Це робить її найяскравішим об’єктом у відомому Всесвіті», — говорить Крістіан Вольф, астроном. в Австралійському національному університеті (ANU) і провідний автор дослідження, опублікованого Nature Astronomy. Квазар під назвою J0529-4351 знаходиться настільки далеко від Землі, що його світлу знадобилося більше 12 мільярдів років, щоб досягти нас.

Це відео перенесе нас у подорож від нашого Чумацького Шляху далеко в небо до квазара J0529-4351, яскравого ядра далекої галактики, у напрямку сузір’я Живописця. Авторство зображення: ESO/N. Risinger (skysurvey.org)/Digitized Sky Survey 2/Dark Energy Survey/M. Kornmesser. Музика: Astral Electronic

Матерія, яка втягується до цієї чорної діри у формі диска, випромінює стільки енергії, що J0529-4351 більш ніж у 500 трильйонів разів яскравіший за сонце. «Усе це світло походить від гарячого акреційного диска діаметром сім світлових років — це, мабуть, найбільший акреційний диск у Всесвіті», — каже доктор філософії АНУ. учень і співавтор Семюель Лай. Сім світлових років приблизно в 15 000 разів більше відстані від Сонця до орбіти Нептуна.

Примітно, що цей рекордний квазар ховався на виду. «Несподівано, що він залишався невідомим до сьогодні, коли ми вже знаємо про мільйон менш вражаючих квазарів. Він дивився нам в очі досі», — каже співавтор Крістофер Онкен, астроном з АНУ. Він додав, що цей об’єкт видно на зображеннях, отриманих ESO Schmidt Southern Sky Survey ще в 1980 році, але він був визнаний квазаром лише через десятиліття.

Пошук квазарів вимагає точних даних спостережень на великих ділянках неба. Отримані набори даних настільки великі, що дослідники часто використовують моделі машинного навчання, щоб аналізувати їх і відрізняти квазари від інших небесних об’єктів.

Однак ці моделі навчаються на існуючих даних, що обмежує потенційних кандидатів об’єктами, подібними до вже відомих. Якщо новий квазар є більш яскравим, ніж будь-який інший раніше спостережуваний, програма може відхилити його та класифікувати натомість як зірку, не надто віддалену від Землі.

Автоматизований аналіз даних із супутника Gaia Європейського космічного агентства виявив, що J0529-4351 занадто яскравий, щоб бути квазаром, припускаючи, що це натомість зірка. Минулого року дослідники ідентифікували його як далекий квазар, використовуючи спостереження з 2,3-метрового телескопа ANU в обсерваторії Сайдінг-Спрінг в Австралії.

Однак щоб виявити, що це найяскравіший квазар, який коли-небудь спостерігався, потрібен був більший телескоп і вимірювання з більш точним інструментом. Спектрограф X-shooter на VLT ESO в чилійській пустелі Атакама надав важливі дані.

Найшвидше зростаюча чорна діра, яка коли-небудь спостерігалася, також стане ідеальною мішенню для оновлення GRAVITY+ на VLT-інтерферометрі (VLTI) ESO, який призначений для точного вимірювання маси чорних дір, у тому числі тих, що знаходяться далеко від Землі. Крім того, Надзвичайно великий телескоп ESO (ELT), 39-метровий телескоп, який будується в чилійській пустелі Атакама, зробить ідентифікацію та характеристику таких невловимих об’єктів ще більш можливим.

Пошук і вивчення віддалених надмасивних чорних дір може пролити світло на деякі таємниці раннього Всесвіту, включно з тим, як вони та галактики, що їх приймають, сформувалися та еволюціонували. Але це не єдина причина, чому Вовк шукає їх. «Особисто мені просто подобається погоня», — каже він. «На кілька хвилин на день я знову відчуваю себе дитиною, яка грає в пошуки скарбів, і тепер я приношу до столу все, чого навчився з того часу».

Науковий співробітник факультету астрономії Корнеллського університету (США) Дерріл Селігман заявив, що незабаром вчені зможуть з’ясувати, наскільки багато міжзоряних об’єктів у Сонячній системі. Хоча існування міжзоряних об’єктів астрономи передбачали давно, перший такий об’єкт зареєстрували нещодавно — 2017 року. Ним став 1I/Оумуамуа. Імовірно, подібних гостей на околицях Землі може бути дуже багато.

Але скільки саме? На це питання мають допомогти відповісти нові спостереження, проведені за допомогою космічного телескопа Джеймс Вебб та Обсерваторії імені Віри Рубін, яку будують у Чилі. Дослідження, мабуть, дозволять зрозуміти природу міжзоряних гостей.

Якби в 2017 році орбітальна обсерваторія «Джеймс Вебб» вже працювала, вчені могли б отримати більш детальні зображення 1I/Оумуамуа та зрозуміти, внаслідок чого він рухався. Тепер, якщо щось подібне виявлять у Сонячній системі, готова програма для досліджень.

Обсерваторія імені Віри Рубін допоможе відкрити набагато більше міжзоряних об’єктів у нашій системі та визначити, які з них є темними кометами (об’єкти, які при наближенні до Сонця вже не утворюють хвіст). Вчені отримають можливість побачити навіть маленькі та тьмяні об’єкти, що знаходяться далеко від Землі.