Астрономы стали свидетелями рождения удалённого скопления галактик в молодой Вселенной

С помощью радиотелескопа ALMA (Атакамская большая антенная решётка миллиметрового диапазона) астрономы обнаружили большой резервуар горячего газа в ещё формирующемся скоплении галактик вокруг галактики Паутина — это самое отдалённое обнаружение такого горячего газа. Галактические скопления — одни из самых крупных объектов Вселенной, и данное наблюдение, опубликованное в журнале Nature, даёт представление о том, насколько рано начинают формироваться эти структуры.

Галактические скопления вмещают большое количество галактик — иногда даже тысячи. Они также содержат огромную «внутрикластерную среду» — газ, заполняющий пространство между галактиками в скоплении. Масса этого газа значительно больше, чем у всех остальных галактик. Большая часть физики скоплений галактик хорошо изучена, однако наблюдения за самыми ранними фазами формирования внутрикластерной среды пока ещё редки.

Ранее эта среда изучалась только в полностью сформировавшихся близлежащих скоплениях галактик. Обнаружение её в далёких протоскоплениях, то есть ещё формирующихся скоплениях галактик, позволит астрономам подробно изучить эти скопления на ранних стадиях формирования. Команда под руководством Луки Ди Масколо, первого автора исследования и научного сотрудника Университета Триеста (Италия), занималась поисками внутрикластерной среды в протокластере на ранних стадиях формирования Вселенной.

Команда Ди Масколо обнаружила внутрикластерную среду протокластера Паутина с помощью теплового эффекта Сюняева-Зельдовича. Этот эффект возникает, когда свет от космического микроволнового фона — реликтового излучения после Большого взрыва — проходит через внутрикластерную среду. Когда этот свет взаимодействует с быстро движущимися электронами в горячем газе, он приобретает немного энергии, и его цвет, или длина волны, немного меняется. «На нужных длинах волн эффект Сюняева — Зельдовича проявляется как эффект тени от скопления галактик на космическом микроволновом фоне», — объясняет ди Масколо.

Измеряя эти тени на космическом микроволновом фоне, астрономы могут сделать вывод о существовании горячего газа, оценить его массу и нанести на карту его форму. «Благодаря своему беспрецедентному разрешению и чувствительности ALMA является единственной установкой, способной в настоящее время провести такие измерения для далёких прародителей массивных скоплений», — говорит Ди Масколо.

Они определили, что протокластер Паутина содержит огромный резервуар горячего газа с температурой в несколько десятков миллионов градусов Цельсия. Ранее в этом протокластере был обнаружен холодный газ, но масса горячего газа, обнаруженного в новом исследовании, превосходит его в тысячи раз. Это открытие показывает, что протокластер Паутина действительно должен превратиться в массивное скопление галактик примерно через 10 миллиардов лет, увеличив свою массу как минимум в десять раз.