С помощью космического телескопа имени Джеймса Уэбба (JWST) и рентгеновской обсерватории «Чандра» учёные впервые увидели самый далёкий, а значит, и самый ранний из известных формирующихся скоплений галактик. Этот «младенческий» кластер, или протоскопление, начал собираться всего через 1 миллиард лет после Большого взрыва — гораздо раньше, чем считалось возможным ранее.
Свет от этого протоскопления, обозначенного как JADES-ID1, шёл до Земли 12,7 миллиарда лет. Это означает, что мы наблюдаем его в ранней, бурной фазе формирования — на 1–2 миллиарда лет раньше, чем ожидали астрономы. Открытие ставит перед наукой новую загадку: как такие крупнейшие гравитационно-связанные структуры во Вселенной, как скопления галактик, смогли вырасти так стремительно?
«Возможно, это самое далёкое из подтверждённых протоскоплений, которое когда-либо наблюдалось, — заявил в своём обращении руководитель исследования Акош Богдан из Центра астрофизики Гарвард-Смитсоновского института. — JADES-ID1 предоставляет нам новые доказательства того, что Вселенная была в огромной спешке «повзрослеть»».
Растущая проблема
Скопления галактик состоят из тысяч отдельных галактик, гигантских облаков горячего газа и невидимого каркаса из тёмной материи, вокруг которой они собираются и растут. Изучение таких скоплений позволяет не только определить содержание тёмной материи во Вселенной, но и точнее рассчитать скорость её расширения.
«Очень важно увидеть, когда и как именно растут скопления галактик, — пояснил член исследовательской группы Геррит Шелленбергер. — Это всё равно что наблюдать за сборочной линией автомобиля, а не пытаться понять, как он работает, просто глядя на готовый продукт».
Наблюдения JWST и «Чандра» позволили идентифицировать JADES-ID1 как протоскопление благодаря двум ключевым признакам: множеству гравитационно-связанных галактик (их показал JWST) и огромному окружающему облаку горячего газа (его зафиксировала «Чандра» по рентгеновскому излучению). Этот газ падает в протоскопление, интенсивно нагреваясь и генерируя рентгеновские лучи.
До сих пор модели формирования галактических скоплений предсказывали, что плотность галактик, наблюдаемая в JADES-ID1, не могла быть достигнута всего через 1 миллиард лет после Большого взрыва. Предыдущий рекордсмен — самое раннее известное протоскопление — существовал примерно через 3 миллиарда лет после рождения Вселенной.
За миллиарды лет, прошедшие с эпохи, в которой мы наблюдаем JADES-ID1, это протоскопление должно было превратиться в скопление галактик, похожее на те, что мы видим в современной Вселенной.
«Мы думали, что найдём подобное протоскопление через два-три миллиарда лет после Большого взрыва — но не через всего один, — отметила участница группы Цюн Ли из Манчестерского университета. — Ранее астрономы находили удивительно крупные галактики и чёрные дыры вскоре после Большого взрыва, а теперь мы видим, что и скопления галактик могут формироваться с невероятной скоростью».
Результаты исследования были опубликованы в среду, 28 января, в журнале Nature.
Новые горизонты и нерешённые вопросы
Это открытие заставляет астрофизиков пересмотреть фундаментальные представления о скорости эволюции крупномасштабных структур космоса. Существующие модели, вероятно, недооценивают роль тёмной материи или интенсивность слияний галактик в юной Вселенной. JADES-ID1 может быть не уникальным явлением, а лишь первым обнаруженным представителем целой популяции «скороспелых» протоскоплений, которые теперь предстоит искать. Дальнейшие наблюдения с помощью JWST, «Чандры» и новых обсерваторий должны ответить на ключевой вопрос: был ли этот рекордный рост вызван особенно плотным сгустком первичной материи после Большого взрыва или же существуют ещё неизвестные механизмы, ускорившие гравитационное «скучивание» материи. Понимание этого процесса не только прольёт свет на прошлое, но и позволит точнее предсказать будущую эволюцию крупнейших структур нашей Вселенной.
Ваш комментарий