Астрономы провели исследование группы галактик, находящейся на расстоянии свыше 12 миллиардов световых лет от Земли. Данное скопление представляет интерес, поскольку оно демонстрирует малоизученный этап формирования.
О крупном протоскоплении SPT2349−56 ученые знают не первый год. В нем расположена одна из самых активных зон формирования звезд, но точнее оценить общую звездную массу всей системы не удавалось из-за слишком тусклого света. Без этих данных невозможно было сказать, стало ли активное звездообразование результатом благоприятных условий или прямым следствием массивности всей системы.
В рамках нового исследования ученые провели наблюдения в области глубокого оптического и инфракрасного излучения, повысили точность получаемых данных с помощью аналитических методов, обнаружили новые галактики, оценили их массу и, используя компьютерное моделирование, подтвердили, что сверхскопление находится на стадии формирования, которая пока недостаточно изучена. Научная статья об открытии вышла в Известия Королевского астрономического общества (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society .
Скопления галактик представляют собой узлы крупномасштабной структуры Вселенной, своего рода «космической паутины». Галактические нити соединяют эти узлы, а между ними находятся области с пониженной плотности. Считается, что формирование таких скоплений произошло вследствие незначительных колебаний плотности вещества в ранней Вселенной, которые проявляются в реликтовом излучении.
Реликтовое излучение и крупные скопления галактик, сформировавшиеся на протяжении времени, достаточно хорошо проанализированы, поскольку они являются основополагающими элементами Вселенной. Однако для создания точных компьютерных моделей, демонстрирующих, как массивные структуры возникли из неоднородностей плотности, ученым всё ещё не хватает наблюдательных данных.
«Наблюдение за «современными» скоплениями галактик облегчено тем, что в ходе их формирования межгалактический газ нагрелся и теперь излучает в рентгеновском диапазоне. Однако, на удалении в десять миллиардов световых лет (при красном смещении свыше 2) это излучение становится практически неощутимым, поэтому для поиска древних объектов создают карты неба в инфракрасном и субмиллиметровом диапазонах.
В последние годы широкое распространение получил метод, изначально предназначенный для исследования реликтового излучения. Он включает в себя обширные сканирования небесной сферы в субмиллиметровом и миллиметровом диапазонах с точностью до нескольких аркминут. Благодаря этому подходу было обнаружено множество потенциальных объектов, требующих дальнейшего изучения, в том числе SPT2349-56.
За годы исследований астрономы получили значительный объем информации об этом объекте, однако свежие данные, полученные благодаря Hubble и инфракрасной камеры телескопа Spitzer позволили значительно повысить точность данных и выявить в нем новые галактики.
Теперь известно, что протоскопление SPT2349-56 насчитывает более 30 субмиллиметровых галактик, то есть галактик в процессе слияния с высокими темпами звездообразования. И еще несколько десятков малоразличимых галактик ( LBG– и LAE-галактик). Анализ межзвездного газа показал, что галактики находятся на последних этапах формирования звезд. И прогноз их дальнешего развития совпадает с данными наблюдений за более близкими к нам скоплениями.
В общем, SPT2349-56 — это, несомненно, скопление галактик, представляющее собой малоизученный промежуточный этап в развитии подобных объектов. В нем скорость звездообразования превышает 10 тысяч солнечных масс в год. Мы наблюдаем его в том виде, в котором он существовал в эпоху, когда Вселенной было всего несколько миллиардов лет. Галактики в этом скоплении моложе нашего Млечного Пути.
Объект был выбран для дальнейшего изучения в первую очередь благодаря его яркости, однако галактики, из которых он состоит, являются типичными – они не отличаются высокой светимостью и массивностью. Исключением стала галактика C6, расположенная в центре слияния двадцати галактик. По предварительным расчетам, она станет самой яркой галактикой в скоплении. Однако эти события произошли в прошлом, и свет от них достигнет Земли через сотни миллионов лет. Ключевым результатом исследования является то, что процессы звездообразования в данном объекте аналогичны тем, что наблюдаются в более изученных и расположенных ближе к нам скоплениях.