Астрономи виявили надзвичайно гаряче та щільне скупчення галактик SPT2349-56, яке утворилося лише через 1,4 мільярда років після Великого вибуху. Відкриття кидає виклик поточним моделям еволюції скупчень галактик, припускаючи, що ці структури можуть розвиватися набагато швидше, ніж вважалося раніше. Скупчення містить понад 30 галактик, розташованих у відносно невеликому просторі — приблизно 500 000 світлових років у діаметрі — і є надзвичайно гарячим для свого віку.
Напрочуд швидке нагрівання
Ключовою аномалією є екстремальне нагрівання внутрікластерного середовища — гарячого газу, який заповнює простір між галактиками в скупченні. Вчені очікували, що цьому газу знадобляться мільярди років, щоб досягти температури, яка спостерігається у зрілих скупченнях, часто десятків або сотень мільйонів градусів Цельсія. Однак внутрішньокластерне середовище SPT2349-56 принаймні в п’ять разів гарячіше, ніж прогнозувалося, що вказує на те, що процес нагрівання відбувався набагато швидше, ніж очікувалося.
Ймовірно, це нагрівання викликане надмасивними чорними дірами, розташованими в скупченнях галактик, які перекачують енергію в навколишнє середовище. Відкриття означає, що ці чорні діри вже були дуже активними та впливали на формування кластерів набагато раніше в космічній історії. Температуру кластера було виміряно за допомогою ефекту Сюняєва-Зельдовича, який виявляє енергетичний імпульс, що передається в залишкове тепло від Великого вибуху (випромінювання CMB), коли він взаємодіє з гарячим газом.
Зміни в розумінні формування кластерів
Були виявлені й інші ранні скупчення галактик, такі як z660D (відкрите у 2019 році) та A2744z7p9OD (ідентифіковане JWST у 2023 році), але їх класифікували як протокластери. Протокластери ще не повністю гравітаційно пов’язані, тобто не стабілізувалися. Сучасні моделі передбачають, що протокластерам потрібні мільярди років, щоб стиснутись і нагріти своє внутрішньокластерне середовище до температур, які спостерігаються у зрілих кластерах. SPT2349-56 суперечить цим очікуванням, припускаючи, що наше розуміння формування кластерів є неповним.
Гіперактивне зореутворення стимулює зростання
Галактики в скупченні утворюють зірки з приголомшливою швидкістю — у п’ять тисяч разів швидше, ніж Чумацький Шлях. Це інтенсивне зореутворення в поєднанні з активними чорними дірами та перегрітою атмосферою створює унікальне середовище, яке кидає виклик існуючим теоріям. Компактний розмір SPT2349-56 (приблизно такий самий, як гало темної матерії Чумацького Шляху) свідчить про те, що галактики всередині нього продовжуватимуть зростати швидкими темпами.
«Ми хочемо з’ясувати, як взаємодіють інтенсивне зореутворення, активні чорні діри та ця перегріта атмосфера, і що це говорить нам про те, як утворилися нинішні скупчення галактик», — сказав Чжоу.
Це відкриття піднімає важливі питання про взаємодію між утворенням зірок, активністю чорних дір і швидким нагріванням внутрішньокластерного середовища в ранньому Всесвіті. Подальші дослідження SPT2349-56 і подібних систем можуть змінити наше розуміння того, як утворюються та еволюціонують скупчення галактик.
