Астрономы обнаружили исключительно горячую и плотную галактическую скопление SPT2349-56, которая образовалась всего через 1,4 миллиарда лет после Большого взрыва. Это открытие бросает вызов современным моделям эволюции галактических скоплений, предполагая, что эти структуры могут развиваться гораздо быстрее, чем считалось ранее. Скопление содержит более 30 галактик, упакованных в относительно небольшое пространство – около 500 000 световых лет в диаметре – и отличается необычайно высокой температурой для своего возраста.
Неожиданно Быстрый Нагрев
Ключевая аномалия заключается в экстремальном нагреве внутрикластерной среды – горячего газа, заполняющего пространство между галактиками в скоплении. Ученые ожидали, что этому газу потребуются миллиарды лет, чтобы достичь температур, наблюдаемых в зрелых скоплениях, часто в десятки или сотни миллионов градусов Цельсия. Однако внутрикластерная среда SPT2349-56 по крайней мере в пять раз горячее, чем предсказывалось, что указывает на то, что процесс нагрева произошел гораздо быстрее, чем ожидалось.
Этот нагрев, вероятно, обусловлен сверхмассивными черными дырами, расположенными в галактиках скопления, которые накачивают энергию в окружающую среду. Открытие подразумевает, что эти черные дыры уже были очень активными и оказывали влияние на формирование скопления гораздо раньше в космической истории. Температура скопления была измерена с использованием эффекта Сюняева — Зельдовича, который обнаруживает энергетический импульс, передаваемый остаточному теплу от Большого взрыва (CMB-излучению), когда оно взаимодействует с горячим газом.
Сдвиг в Понимании Формирования Скоплений
Другие ранние галактические скопления были обнаружены, такие как z660D (обнаруженное в 2019 году) и A2744z7p9OD (идентифицированное JWST в 2023 году), но они были классифицированы как протоскопления. Протоскопления еще не полностью гравитационно связаны, то есть они не стабилизировались. Современные модели предсказывают, что протоскоплениям требуются миллиарды лет, чтобы сжаться и нагреть свою внутрикластерную среду до температур, наблюдаемых в зрелых скоплениях. SPT2349-56 противоречит этим ожиданиям, что говорит о неполноте нашего понимания формирования скоплений.
Гиперактивное Звездообразование Подпитывает Рост
Галактики в скоплении формируют звезды с ошеломляющей скоростью – в пять тысяч раз быстрее, чем Млечный Путь. Это интенсивное звездообразование, в сочетании с активными черными дырами и перегретой атмосферой, создает уникальную среду, которая бросает вызов существующим теориям. Компактный размер SPT2349-56 (примерно такой же, как гало темной материи Млечного Пути) предполагает, что галактики внутри него продолжат расти быстрыми темпами.
«Мы хотим выяснить, как взаимодействуют интенсивное звездообразование, активные черные дыры и эта перегретая атмосфера, и что это говорит нам о том, как формировались нынешние галактические скопления», — заявил Чжоу.
Это открытие поднимает важные вопросы о взаимодействии между звездообразованием, активностью черных дыр и быстрым нагревом внутрикластерной среды в ранней Вселенной. Дальнейшие исследования SPT2349-56 и подобных систем могут переписать наше понимание того, как формируются и эволюционируют галактические скопления.
