|
Сверхскопление галактик побило рекорд
|
|
|
|
Международная группа астрономов обнаружила самый далекий из когда-либо обнаруженных предшественников сверхскопления галактик. Это открытие подтверждает существующие теории об эволюции скоплений галактик и показывает, как они связаны с более масштабной космической паутиной. Исследование в значительной степени опирается на данные исследования ODIN, проведенного с помощью камеры Dark Energy Camera, разработанной Министерством энергетики США, на 4-метровом телескопе имени Виктора М. Бланко Национального научного фонда США в Чили.
|
|
|
|
Скопления галактик — это самые массивные гравитационно связанные структуры во Вселенной. Эти колоссальные скопления, состоящие из сотен и тысяч галактик, простираются на миллионы световых лет. Они удерживаются вместе за счет больших скоплений темной материи, которая служит строительным материалом для более масштабных структур Вселенной.
|
|
|
|
Скопления галактик, которые ученые наблюдают относительно близко к нам в пространстве и времени, — это зрелые структуры, которые образовались из так называемых «протоклостеров». Эти протоклостеры представляют собой огромные, слабо связанные скопления галактик, которые находятся в процессе слияния, но еще не сформировались в стабильные скопления. Изучая очень далекие протоклостеры, которые образовались, когда Вселенная была относительно молодой, ученые могут понять, как формировались и эволюционировали современные скопления галактик.
|
|
|
|
|
|
|
С этой целью международная группа ученых под руководством Ванданы Рамакришнан, которая на момент проведения исследования была аспиранткой Университета Пердью, заглянула на миллиарды лет в прошлое в поисках прародителей этих древних скоплений галактик. Результаты исследования представлены в статье, опубликованной в журнале The Astrophysical Journal.
|
|
|
|
«С помощью этого проекта мы надеемся понять, как растут массивные структуры во Вселенной и как они влияют на эволюцию галактик внутри них, — говорит Рамакришнан. — Мы также надеемся лучше понять, как эти протоскопления связаны с более крупной космической паутиной».
|
|
|
|
В ходе исследования использовались данные обзора One-hundred-deg2 DECam Imaging in Narrowbands (ODIN). Этот обзор проводится с помощью изготовленной Министерством энергетики США камеры для изучения темной энергии (DECam), установленной на 4-метровом телескопе имени Виктора Бланко в Межамериканской обсерватории Серро-Тололо (CTIO) в Чили в рамках программы NSF NOIRLab. DECam с большим полем зрения и разрешением 570 мегапикселей в течение трех лет более 100 ночей подряд делала глубокие снимки огромной области неба в Южном полушарии.
|
|
|
|
В общей сложности команда выявила 150 далёких протоскоплений, которые сформировались, когда Вселенной было около 1–3 миллиардов лет. Они сосредоточились на двух скоплениях с поразительно высокой плотностью галактик, получивших названия COSMOS-z3.1-A и COSMOS-z3.1-C. В рамках исследования ODIN были получены двумерные координаты расположения этих структур на небе. Однако для того, чтобы получить полное представление о распределении галактик в этих скоплениях и о том, как они вписываются в крупномасштабную космическую паутину, необходима трёхмерная перспектива.
|
|
|
|
Чтобы составить трёхмерную карту этих структур, Рамакришнан объединил усилия с двумя другими аспирантами — Бёнха Муном (Корейская академия наук и технологий) и Николь Файерстоун (Ратгерский университет) — для проведения последующих наблюдений с помощью набора инструментов, называемых спектрографами. В отличие от двумерных изображений неба, спектрографы используют свойства света для измерения расстояния до объекта, что позволяет учёным определять его положение в трёхмерном пространстве.
|
|
|
|
Большинство спектров, использованных в этом исследовании, были получены с помощью спектрографа Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) — мощного многообъектного спектрографа, который может одновременно измерять расстояние до 5000 различных галактик.
|
|
|
|
Команда получила дополнительные спектры с помощью многообъектного спектрографа Gemini Multi-Object Spectrograph (GMOS) на телескопе «Джемини-Юг» в Чили, который является частью Международной обсерватории «Джемини», а также с помощью многообъектного спектрографа DEep Imaging Multi-Object Spectrograph (DEIMOS) на телескопе «Кек II», расположенном на горе Мауна-Кеа на Гавайях.
|
|
|
|
Это исследование стало одним из первых, в ходе которого были получены столь подробные трёхмерные карты нескольких далёких протоскоплений. Эти карты позволили команде предсказать, в какие скопления превратятся COSMOS-z3.1-A и COSMOS-z3.1-C. Они обнаружили, что оба скопления станут массивнее самого крупного из известных скоплений галактик в нашей локальной Вселенной — скопления Кома.
|
|
|
|
Более того, они установили, что COSMOS-z3.1-A — это нечто ещё более редкое, чем протоскопление, которое и само по себе встречается нечасто. Это протосверхскопление, или предок «скопления скоплений» галактик.
|
|
|
|
Это самое раннее и самое далёкое из когда-либо обнаруженных протосверхскоплений, которое наблюдалось, когда Вселенной было всего 2,1 миллиарда лет. Его масса в 5000 раз превышает массу Млечного Пути.
|
|
|
|
«COSMOS-z3.1-A представляет собой самые экстремальные, наиболее плотные области Вселенной, — говорит Рамакришнан. — Мы полагаем, что на каждые 10 000 скоплений галактик должно приходиться менее одного такого объекта!»
|
|
|
|
На основе подробных трёхмерных карт команда пришла к выводу, что эти древние протоскопления имеют очень неоднородную структуру неправильной формы и расположены на пересечении множества нитей космической паутины. Это первый случай, когда учёные непосредственно наблюдают подобные структуры в далёкой Вселенной, и полученные данные согласуются с представлениями учёных о том, как материя распределена в космосе.
|
|
|
|
Согласно современным моделям, формирование структур происходит по принципу «снизу вверх»: сначала формируются более мелкие структуры, которые затем сливаются, образуя более крупные. Вероятно, неоднородная субструктура, наблюдаемая на трёхмерных картах, является свидетельством такого «снизу вверх» формирующегося процесса. По мере развития протоскоплений эти сгустки будут сливаться, образуя скопления, похожие на те, что мы видим в локальной Вселенной, но имеющие более округлую форму.
|
|
|
|
Благодаря большой площади и глубине обзора ODIN имеет все возможности для обнаружения других массивных космических структур в далёкой Вселенной. «Методология 3D-реконструкции, представленная в этой работе, станет важным компонентом наших усилий и позволит нам четко разграничить ядра и окраины протоскоплений, а также питающие их космические нити», — говорит Рамакришнан.
|
|
|
|
Команда надеется, что в ближайшее десятилетие, когда Обсерватория имени Веры К. Рубин Национального научного фонда и Министерства энергетики США завершит проект «Наследие: исследование пространства и времени» (Legacy Survey of Space and Time, LSST), будут сделаны новые открытия. Каждые несколько ночей Обсерватория будет делать снимки всего неба Южного полушария, что позволит собрать обширный массив данных, который дополнит результаты глубокого сканирования перекрывающихся участков неба, проведенного в рамках проекта ODIN. Вместе эти данные позволят получить полное представление о ближней и дальней Вселенной и изучить эволюцию скоплений галактик в космическом масштабе времени.
|
|
|
|
Источник
|
