6.8K
Астрономы обнаружили гигантский протокластер галактик, рожденный в период, когда Вселенной было всего один миллиард лет. Он характеризуется красным смещением 5,7 и однажды сколлапсирует в галактический кластер с общей массой 3,6 квадриллионов масс Солнца, что делает его самым массивным протоскоплением, известным при красном смещении выше 4. Исследование представлено в Nature Astronomy.
Есть три вещи, которые стоит знать об этом протокластере. Во-первых, его галактики подтверждены благодаря глубоким спектроскопическим наблюдениям, позволившим ученым удалить помехи и измерить их свойства. Во-вторых, он чрезвычайно велик и занимает объем около 35×35×35 кубических мегапарсеков (1 мегапарсек составляет около 3,26 миллиона световых лет). В-третьих, плотность галактик протокластера очень высока, примерно в 6,6 раз больше средней плотности, наблюдаемой при красном смещении 5,7. Из-за огромных размеров и высокой плотности протоскопление чрезвычайно массивно.
Открытие этого гигантского протокластера неожиданно стало результатом программы, которая напрямую не связана со скоплениями, а посвящена эволюции галактик с наивысшим красным смещением и космической реионизацией. Эпоха космической реионизации находится примерно между красным смещением 15 и 6. Более 10 лет назад соавтор открытия профессор Н. Кашикава доказал, что космическая реионизация заканчивается при красном смещении 6, но более поздние исследования разных групп дали совершенно разные результаты.
Чтобы решить эту важную проблему, в 2015 году ученые приступили к определению гораздо более крупной выборки объектов по сравнению с предыдущими исследованиями при красном смещении от 5,7 до 6,5 на гораздо большей площади неба. Протокластеры стали сопутствующей целью ученых. Они обратили внимание на пять хорошо изученных областей. В одном из полей, называемых SXDS, ученые идентифицировали большую область с красным смещением 5,7 и вскоре спектроскопически подтвердили, по меньшей мере, 41 объект. Оказалось, что гигантский протокластер (SXDS_gPC) для эпохи, в которой он был рожден, имеет колоссальный размер и беспрецедентно высокую плотность.
Как классические теории, так и космологические симуляции говорят нам, что SXDS_gPC неизбежно коллапсирует в гигантский кластер галактик. Ученые столкнулись с проблемой оценки общей массы этого скопления, потому что такие объекты редки, и на момент обнаружения SXDS_gPC не было подходящих симуляций. Таким образом, им пришлось экстраполировать массу самого массивного протокластера в существующих моделях, чтобы оценить массу вновь открытого. Неудивительно, что результирующая масса оказалась огромной и составила 3,6 квадриллионов масс Солнца, что сопоставимо с самыми гигантскими кластерами, известными на сегодняшний день.
Открытие такого протокластера интригует. Модель холодной темной материи предсказывает, что небольшие структуры сливаются с образованием больших структур. Поэтому ожидается, что в более поздние космические времена будут образовываться более крупные из них. Удивительно, что гигантский SXDS_gPC уже существовал, когда возраст Вселенной составлял всего 7% от ее общей эволюции. Другим важным вопросом является то, насколько редки такие протокластеры. Научная команда надеется, что вскоре будет найдено больше подобных древних объектов, и они могут быть использованы в качестве идеального проводника к пониманию раннего формирования структуры космоса.