Протоскопление галактик формируется вокруг недавно открытой галактики Паутина (также известной как MRC 1138-262 или PKS 1138-262), объекта, находящегося на расстоянии почти 10 миллиардов световых лет.
Скопления галактик содержат тысячи галактик всех возрастов, форм и размеров.
Их масса примерно в один миллион миллиардов раз превышает массу Солнца, и они формируются в течение миллиардов лет по мере того, как меньшие группы галактик медленно собираются вместе.
Скопления галактик также содержат обширную внутрикластерную среду газа (ВСГ), которая пронизывает пространство между галактиками в скоплении. Этот газ на самом деле значительно перевешивает сами галактики.
Большая часть физики скоплений галактик хорошо изучена. Однако наблюдения самых ранних фаз формирования ВСГ остаются немногочисленными.
Ранее ВСГ изучали только в полностью сформировавшихся близлежащих скоплениях галактик. Обнаружение ВСГ в далёких протоскоплениях позволило бы астрономам лучше изучить ранние стадии формирования этих скоплений.
Астроном из Университета Триеста Лука Ди Масколо и его коллеги стремились обнаружить ВСГ в протоскоплении на ранних стадиях Вселенной.
“Космологическое моделирование предсказывало присутствие горячего газа в протоскоплениях более десяти лет, но наблюдательные подтверждения отсутствуют”, – сказала доктор Елена Расиа, исследователь из Итальянского национального института астрофизики.
Стремление к такому ключевому наблюдательному подтверждению привело исследователей к тщательному выбору одного из наиболее многообещающих протоскоплений-кандидатов.
Это было протоскопление Паутины, сформировавшееся в эпоху, когда Вселенной было всего 3 миллиарда лет.
Несмотря на то, что это наиболее интенсивно изучаемый протокластер, присутствие ВСГ оставалось неуловимым.
Обнаружение большого резервуара горячего газа в протоскоплении Паутины указывает на то, что система находится на пути к тому, чтобы стать настоящим, долговечным скоплением галактик.
Авторы исследования обнаружили ВСГ протокластера Паутины с помощью так называемого теплового эффекта Сюняева-Зельдовича.
Этот эффект возникает, когда свет от космического микроволнового фона – реликтового излучения Большого взрыва – проходит через ВСГ.
Когда этот свет взаимодействует с быстро движущимися электронами в горячем газе, он получает немного энергии, и его цвет, или длина волны, немного меняется.
“Таким образом, при правильных длинах волн эффект Сюняева-Зельдовича проявляется как эффект затенения галактического скопления на космическом микроволновом фоне”, – сказал доктор Ди Масколо.
Таким образом, измеряя эти потемнения на космическом микроволновом фоне, астрономы могут сделать вывод о существовании горячего газа, оценить его массу и составить карту его формы.
“Благодаря своему беспрецедентному разрешению и чувствительности ALMA – единственный инструмент, который в настоящее время способен выполнять такие измерения для далёких прародителей массивных скоплений”, – сказал доктор Ди Масколо.
Астрономы определили, что протоскопление Паутины содержит обширный резервуар горячего газа с температурой в несколько десятков миллионов градусов по Цельсию.
Это открытие показывает, что протоскопление Паутины, как ожидается, действительно превратится в массивное скопление галактик примерно через 10 миллиардов лет, увеличив свою массу как минимум в десять раз.
Это обеспечивает наблюдательное подтверждение давних теоретических предсказаний о формировании крупнейших гравитационно связанных объектов во Вселенной.
