Астрономы считали, что скопление Персея представляет собой массивную, но стабильную группу галактик, пока не обнаружили признаки столкновения с другим скоплением, но никто не мог идентифицировать космического нарушителя. Теперь, используя метод, называемый слабым гравитационным линзированием, учёные считают, что наконец-то нашли скрытого нарушителя. Скопление галактик Персей — одна из самых массивных структур в известной нам Вселенной. Оно названо в честь созвездия, в котором находится, и представляет собой обширную группу из тысяч галактик, расположенных на расстоянии 11,6 миллиона световых лет, что примерно в 100 раз больше диаметра Млечного Пути. Находясь на расстоянии 250 миллионов световых лет от Земли, он относительно близок, хотя и удаляется со скоростью 3335 миль в секунду (5366 километров в секунду) из-за расширения Вселенной.

"Расслабленная" галактика?

Астрономы называют спокойные и стабильные скопления галактик "расслабленными", что означает, что они не сталкивались с другими скоплениями в недавней истории Вселенной. На протяжении многих лет скопление Персея служило ярким примером расслабленного скопления. Устойчивые потоки горячего газа перемещаются между составляющими его галактиками и теряют тепло по мере того, как газ опускается к центру скопления. Вокруг центральной галактики также наблюдается слабое свечение радиоволн, называемое радио-"мини-гало". И то, и другое является признаками стабильной космической среды. Однако астрономы заметили, что вместо сферической формы, которая должна быть у нетронутого скопления, оно было перекошено в направлении с востока на запад, что указывало на то, что что-то не так.

Затем, в 2012 году, астрономы обнаружили в скоплении "холодные фронты" — огромные области длиной в световые годы, которые, вероятно, образуются при столкновении скоплений галактик. Эти фронты отмечают границу, где горячий газ из одного скопления сталкивается с более холодным и плотным газом из другого. Это стало убедительным доказательством того, что Персей пережил крупную космическую катастрофу. Но если это так, то оставался вопрос: где было другое скопление, которое стало причиной катастрофы?

"Неопровержимые доказательства"

В новом исследовании астрономы из США и Южной Кореи считают, что нашли "улика" в деле о тайном космическом столкновении. В новой статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy, исследователи объясняют, как они использовали метод слабого гравитационного линзирования, чтобы обнаружить остатки скопления, которое давным-давно столкнулось со скоплением галактик Персей.

Альберт Эйнштейн предсказал явление гравитационного линзирования более 100 лет назад, согласно которому массивные объекты, такие как галактики, искривляют пространство-время, отклоняя световые лучи и увеличивая удалённые источники. Величина отклонения света объектом позволяет астрономам определить его массу, и с тех пор учёные обнаружили множество невероятных примеров гравитационного линзирования. В ходе одного из крупнейших обзоров JWST, COSMOS-Web, вокруг компактной удалённой галактики было обнаружено кольцо Эйнштейна. Оказалось, что это самая удалённая гравитационная линза из когда-либо обнаруженных, находящаяся на расстоянии нескольких миллиардов световых лет.

При слабом гравитационном линзировании изображение фоновых галактик лишь слегка искажается, когда проходит через скопление на пути к нам. С помощью телескопа "Субару" на Гавайях астрономы, участвовавшие в новом исследовании, проанализировали искажение света от галактик, находящихся далеко за скоплением Персея.

Поскольку мы не знаем внутреннюю форму каждой галактики, мы не можем судить о том, насколько искажено изображение фоновых галактик.

Хён Хан Ким, аспирант Университета Ёнсе в Южной Корее и первый автор статьи в интервью для Live Science в электронном письме

Тем не менее, изучив множество фоновых галактик, команда рассчитала среднее искажение и с помощью компьютерного моделирования определила количество массы в скоплении на переднем плане. Они также определили, где должна находиться масса, чтобы вызвать наблюдаемые искажения. Астрономы обнаружили обширную область как видимой, так и тёмной материи, называемую гало подкластера, которая окружает меньшую группу галактик. Эта область сосредоточена вокруг галактики NGC 1264 и находится на окраине скопления Персея. Подкластер, масса которого примерно в 100 раз превышает массу Млечного Пути, соединён с основным скоплением галактик "мостом массы" длиной около 1,4 миллиона световых лет и почти такой же массы. Компьютерная модель показала, что этот мост является прямым доказательством гравитационного взаимодействия между двумя скоплениями, а не случайным расположением, и что он совпадает с асимметричной формой скопления. Компьютерная модель команды также воссоздала холодные фронты, обнаруженные в 2012 году.

Результат удивил меня, потому что я считал Персея спокойным кластером.

ён Хан Ким, аспирант Университета Ёнсе в Южной Корее

Их симуляция начинается примерно 7,5 миллиардов лет назад, когда сливающееся подкластерное скопление попало под влияние скопления Персея. Этому подкластерному скоплению потребовалось около 2 миллиардов лет, чтобы впервые пройти вблизи центра основного скопления. Затем, замедлившись и отступив под действием гравитации, оно прошло через него снова 3 миллиарда лет спустя. Этот космический танец повторился, и почти 2 миллиарда лет спустя подкластерное скопление прошло через него в третий раз, примерно 750 миллионов лет назад. Полученные результаты важны, поскольку этот регион является главной целью для астрономов, изучающих формирование и эволюцию скоплений галактик.

Скопление Персея, благодаря своей близости, было тщательно изучено — что позволило нам открыть и протестировать множество важных астрофизических процессов". Поэтому, хотя это исследование сосредоточено на одном скоплении, оно имеет большое значение для нашего понимания Вселенной.

ён Хан Ким, аспирант Университета Ёнсе в Южной Корее

Кроме того, результаты подчёркивают силу слабого гравитационного линзирования, особенно там, где традиционные методы не смогли выявить невидимую Вселенную. Этот подход не только помогает выявить скрытые структуры во Вселенной, но и открывает возможности для обнаружения новых слияний галактик и кластеров галактик, а также для понимания того, как формируются эти массивные системы.

Более высокие налоги на сигареты могут улучшить выживаемость детей.

Фото: pxhere.com; P. van Dokkum et al., Nature Astronomy accepted, 2023; HyeongHan et al