Найден «зародыш» крупнейшего скопления галактик во Вселенной

Квазары — активные ядра галактик, то есть сверхмассивные черные дыры, поглощающие большое количество материи. Считается, что в молодой Вселенной такие массивные объекты неизбежно должны быть окружены массивным гало из темной материи. Гравитационное притяжение таких областей колоссально. Значит, рядом с яркими квазарами можно искать будущие скопления галактик. Именно этим занялись авторы новой работы.

Объектом наблюдений группы ученых стал квазар J0910-0414, открытый ими же в 2019 году в рамках поиска квазаров эпохи реионизации. Красное смещение этого квазара — 6,64, с Большого взрыва на тот момент прошло около 826 миллионов лет.

По оценке ученых, это один из самых крупных квазаров той эпохи с массой сверхмассивной черной дыры примерно 3,59 миллиарда солнечных масс. Для сравнения: масса сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути — 4,297 миллиона солнечных масс.

Немаловажно, что при таком красном смещении квазар попадает в поле зрения методов поиска областей с более высокой плотностью вещества. Поэтому ученые смогли изучить его окрестности, проведя исследования на разных длинах волн с помощью обсерватории Кека, телескопа «Субару», Магеллановых телескопов и радиотелескопов ALMA. Астрономы нашли у квазара множество «соседей».

«Этот протокластер огромен. Сравните его размеры на небе с другими протокластерами, которые обычно занимают лишь несколько угловых минут. В этом несколько десятков угловых минут», — прокомментировал открытие главный автор исследования Фейдж Ван (Feige Wang) из Аризонского университета (США). Угловая минута — одна шестидесятая градуса на небесной сфере.

В непосредственной близости от квазара авторы работы нашли три галактики, одна из которых — спутник галактики с квазаром. Они уместились в один «снимок» наблюдений ALMA, что говорит о чрезвычайной плотности вещества в этой области. По словам ученых, на три порядка больше, чем ожидалось от «пустой» области.

Окрестности квазара J0910-0414 (красная точка). Синими точками отмечены потенциальные скопления материи. Зелеными — спектроскопические подтвержденные источники с сильной линией водорода на красном смещении больше 6,5. Оранжевой точкой (на верхней грани желтого прямоугольника) отмечена подтвержденная галактика. В ближайших окрестностях квазара (иллюстрация b) отмечены три галактики, одна из которых напрямую взаимодействует с квазаром (иллюстрация c) / © Wang et al.

На расстоянии нескольких десятков мегапарсеков (на иллюстрации эта область отмечена желтым прямоугольником, 35 на 74 мегапарсека) астрономы нашли еще 12 спектроскопически подтвержденных «уплотнений» с красным смещением больше 6,5. Это означает, что они, вероятно, сосуществуют с квазаром в одну эпоху Вселенной.

Более того, центральная область протоскопления вокруг квазара примерно в семь раз плотнее, чем в среднем у протоскоплений во времена, когда Вселенной было уже 3,3 миллиарда лет (красное смещение 2).

В общем, по оценке авторов, сегодня эта область должна быть скоплением галактик общей массой около 6,9 квадриллона (6,9 x 10^15) солнечных масс, в три раза массивнее скопления Волос Вероники. Работа выложена в открытый доступ на arXiv и принята к публикации в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Этим исследованием ученые доказали состоятельность метода поиска протоскоплений по квазарам в молодой Вселенной. Возможно, в результате наблюдений за окрестностями других таких объектов удастся найти еще более крупные протоскопления и разобраться в их влиянии на эволюции отдельных галактик.

Существование настолько огромного скопления в сравнительно раннюю эпоху, а равно и аномально высокая плотность материи в этой части Вселенной создает сразу два вопроса. Первый: каким образом настолько проэволюционировавшие галактические скопления могли возникнуть так рано, ведь это несовместимо со стандартной космологической моделью, по которой образование крупных структур по Вселенной требует огромного времени? Второй: не говорит ли наличие такой насыщенной материей части Вселенной о том, что она не изотропна, то есть имеет что-то вроде выделенного «центра», где вещества и темной материи больше, чем в остальных местах?

Source: https://oaoo.ru/nauka/naiden-zarodysh-krypneishego-skopleniia-galaktik-vo-vselennoi.html