7000 скоплений галактик, скрывающихся на виду

Как измерить то, что невозможно увидеть, спрятанное в свете, которому почти восемь миллиардов лет? Команда физиков из Лаборатории Аргонн опубликовала ответ в виде каталога, содержащего более семи тысяч скоплений галактик, созданного на основе пятилетних наблюдений, проведенных Южнопольским телескопом.

Скопления галактик представляют собой крупнейшие структуры во Вселенной, удерживаемые вместе силой тяжести, и могут содержать сотни или даже тысячи галактик, связанных горячим газом и огромными количествами темной материи. Поскольку они находятся на вершине шкалы размеров, скопления служат чувствительными зондами для проверки наших представлений о темной материи, темной энергии и о том, как структура во Вселенной развивалась на протяжении миллиардов лет.

Температурная карта космического микроволнового фона, измеренная космическим аппаратом Планк (Кредит: ESA и сотрудничество Планк)

Новый каталог был создан в рамках эксперимента SPT 3G, использующего камеру, модернизированную в 2017 году, с шестнадцатью тысячами детекторов, разработанных в Аргонне, установленной на Южнопольском телескопе на станции Амундсена-Шотта на Антарктическом континенте. Вместо того чтобы фотографировать галактики напрямую, команда искала тонкие искажения в космическом микроволновом фоне — слабом послесвечении, оставшемся от Большого взрыва. Когда этот древний свет проходит через скопление галактик, высокоэнергетические частицы внутри скопления оставляют свой отпечаток, эффект, названный в честь физиков Суньяева и Зельдовича. В результате каждое скопление выглядит как своего рода тень, отбрасываемая на самый старый свет во Вселенной.

Обследуя около четырех процентов неба, исследование выявило 8892 кандидата в скопления, из которых 7190 были подтверждены с помощью оптических и инфракрасных данных из Темной Энергетической Обсерватории. Примерно пятая часть из них никогда не появлялась в предыдущих каталогах, и для двух третей полного образца это первый случай, когда их горячий газ был обнаружен вообще. Некоторые из этих систем существуют более 7.8 миллиарда лет, предоставляя возможность изучить космическую структуру, когда Вселенная была еще относительно молодой.

Линдси Блим, физик из Аргонна, возглавивший исследование, описала результаты как открытие нового окна в древнюю Вселенную и назвала каталог важной вехой для всей области космологии скоплений, которая, вероятно, станет основой для многих дальнейших исследований в будущем. Не менее ценна и тихая, незаметная работа, стоящая за этими данными. Тщательная проверка, большая часть которой была проведена аспиранткой Чикагского университета Кайлой Корнолей, дает другим исследователям уверенность в том, что эти обнаружения являются реальными и надежными, а не статистическим шумом.

Это новое изображение Хаббла показывает скопление галактик Abell 1689. Оно объединяет как видимые, так и инфракрасные данные с помощью Усовершенствованной камеры для обзоров (ACS) с общим временем экспозиции более 34 часов (изображение слева более 13 часов, изображение справа более 20 часов), чтобы более подробно и ярко показать этот участок неба, чем в предыдущих наблюдениях (Кредит: ESA/Hubble)

Каталог также выявил нечто неожиданное о самих скоплениях: заметное увеличение эмиссии, связанной с пылью, в более ранние времена, что намекает на то, как активность звездообразования вокруг этих гигантских систем изменилась по мере старения Вселенной.

С предстоящими исследованиями от Обсерватории Веры Рубин в Чили и миссии Европейского космического агентства Euclid, которые, вероятно, добавят дальнейшие подтверждения, этот каталог выглядит не как завершение, а как открывающая глава, которая обещает уточнить наше представление о том, как Вселенная превратилась в обширную кластерную структуру, которую мы наблюдаем сегодня.