На этом снимке запечатлено недавно открытое галактическое протосверхскопление COSMOS-z3,1-A. Автор: CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA. Обработка изображений: T.A. Ректор (Университет Аляски в Анкоридже/Nsf NOIRLab), М. Замани и Д. Автор: Мартин (Nsf NOIRLab)
Астрономы обнаружили самое далекое из известных протосверхскоплений галактик — гигантскую структуру, которая со временем должна превратиться в так называемое «скопление скоплений». Объект получил название COSMOS-z3.1-A. Свет от него шел к нам миллиарды лет: исследователи увидели систему такой, какой она была, когда Вселенной исполнился всего 2,1 млрд лет. Исследование опубликовано в The Astrophysical Journal.
Это далеко не обычная, пусть и очень большая группа галактик. Масса COSMOS-z3.1-A примерно в 5000 раз превышает массу Млечного Пути, которая оценивается в 10-15 триллионов солнечных масс (1012 — 1,5*1012 M☉). Исследователи считают объект настолько редким, что подобных структур должно приходиться менее одной на 10 тыс. рядовых галактических скоплений.
Космический гигант даже не успел «собраться»
Современные скопления галактик — крупнейшие гравитационно связанные структуры во Вселенной. В них могут входить сотни и тысячи галактик, а размеры измеряются миллионами световых лет. Но в далеком прошлом они выглядели совсем иначе: отдельные галактики собирались в рыхлые, неоднородные протокластеры, которые постепенно сжимались под действием силы притяжения. Именно такую раннюю стадию удалось рассмотреть исследователям.
Сначала ученые использовали данные обзора ODIN, выполненного аппаратурой Dark Energy Camera (DECam), установленной на 4-метровом телескопе имени Виктора Бланко в Чили. Камера с разрешением 570 мегапикселей за последние три года провела более 100 ночей за съемкой огромной области южного неба.
Спектроскопически подтвержденные источники для COSMOS-z3.1-A (вверху) и COSMOS-z3.1-C (внизу), наложенные на 2D-карту поверхностной плотности излучения Лайман-альфа (LAE). Белыми контурами показаны границы возможных протокластеров, идентифицированных на основе 2D-карты поверхностной плотности (т.е. как избыточные плотности фотометрически выбранных LAE). На левой панели показаны все идентифицированные LAE (точки) и LAB (Lyman-alpha blobs, сгустки Лайман-альфа, звездочки), синими символами обозначены объекты, подтвержденные с помощью целевой спектроскопии DEIMOS/GMOS, зелеными - объекты, подтвержденные с помощью широкопольной спектроскопии DESI, и серыми - объекты, которые остаются неподтвержденными. На правых панелях все подтвержденные LAE и LABs обозначены цветом в соответствии с красным смещением. Синими линиями показаны филаменты, идентифицированные на основе распределения фотометрически отобранных LAE с помощью программного обеспечения Discrete Persistent Structure Extractor (DisPerSE, T. Sousbie, 2011; T. Sousbie et al., 2011).В результате астрономы нашли 150 далеких протокластеров, сформировавшихся в тот период, когда Вселенной было от 1 до 3 млрд лет. Особое внимание привлекли два объекта — COSMOS-z3.1-A и COSMOS-z3.1-C: в их областях оказалось необычно много галактик.
Но обычной фотографии здесь было недостаточно. Чтобы оценить подлинную грандиозность объектов и понять их структуру, исследователи построили трехмерные карты. Для этого использовали спектрографы DESI — GMOS на телескопе Gemini South и DEIMOS на Keck II. Один DESI способен одновременно измерять расстояния сразу до 5000 галактик.
В результате выяснилось, что обе структуры в будущем могут стать массивнее крупнейшего известного в нашей части Вселенной скопления Кома (Abell 1656 в созвездии Волосы Вероники).
Скопление Волос Вероники (другие названия: Скопление Кома, Abell 1656) — крупное скопление галактик, расположенное приблизительно на расстоянии 99 мегапарсек. На наблюдаемом небе скопление имеет угловой размер около 12°, оно находится на небесной сфере вблизи северного полюса нашей Галактики. Диаметр скопления около 17 мегапарсек. Вместе со скоплением Льва и несколькими меньшими скоплениями галактик составляет сверхскопление Волос Вероники, ближайшее сверхскопление галактик к нашему сверхскоплению Девы.Все смешалось в ранней Вселенной…
Трехмерная карта показала, что древние галактические структуры имеют комковатую неправильную форму и находятся на пересечениях нескольких нитей так называемой космической паутины.
Для астрономов это важная деталь. Согласно современной картине формирования Вселенной, крупные структуры возникают постепенно: сначала появляются небольшие сгустки вещества, затем они объединяются, образуя все более масштабные системы. Наблюдаемые сейчас «комки» могут быть как раз следами этого процесса.
Со временем отдельные части протосверхскопления должны сблизиться и коллапсировать, превратившись в более сферическое зрелое скопление галактик.
Трехмерная реконструкция протокластера COSMOS-z3.1-A. Подробная расшифровка карты — в первоисточнике https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ae8091Авторы исследования рассчитывают, что дальнейшие наблюдения помогут найти еще больше подобных объектов. Особенно важным инструментом станет обсерватория имени Веры Рубин: в ходе обзора LSST она будет каждые несколько ночей фотографировать все южное небо, дополняя глубокие наблюдения ODIN.
Для понимания контекста на Hi-Tech Mail ранее выходили материалы о том, как в молодой Вселенной формировались необычно массивные галактики и протокластеры. В частности, мы писали о протоскоплении SPT2349-56, где десятки галактик интенсивно взаимодействуют и могут собрать массивную эллиптическую галактику менее чем за 300 млн лет.
Источник новости: hi-tech.mail.ru
