Астрономы обнаружили крайне редкое слияние галактик

Масштабы во Вселенной трудно понять с чисто человеческой точки зрения. Часто математические расчеты не укладываются в наши мозги, которые эволюционировали для восприятия и обработки данных о мире вокруг нас, а не для понимания сложностей звездной динамики и слияний галактик. Но время от времени астрономы находят что-то, что, если мы сможем осознать цифры, дает представление о том, насколько велика Вселенная. Именно это и пытается сделать новая статья, доступная в препринте на arXiv от группы астрономов под руководством Z.L. Wen из Китайской академии наук, когда описывает слияние не одной, не двух, а шести сверхмассивных галактик и активную динамику, которой они подвержены.

Признаем, что эта статья не является той, которая изначально обнаружила кластер. Это было сделано еще в 2018 году несколькими обзорами всего неба, включая Обзор всего неба в двух микронных диапазонах, WISE и SuperCOSMOS. Но именно она первой идентифицировала, что кластер содержит группу из шести сливающихся галактик в своем центре. Эта информация была скрыта в данных Обсерватории спектроскопического инструмента темной энергии (DESI) Legacy Imaging Surveys. Используя телескопы Mayall, Bok и Blanco в Аризоне и Чили, они разрешили группу из шести массивных галактик, которые все сливаются в одну сверхмассивную галактику, которую астрономы обычно называют самой яркой галактикой кластера - по сути, самой яркой галактикой в группе галактик.

Вокруг этой массивной сливающейся галактики DESI также обнаружила оболочку из внутрикластерного света (ICL) протяженностью 310 кпк. По сути, это светящееся "туманное" облако звезд, которые были оторваны от своих родительских галактик жесткой динамикой слияния. Астрономы, обнаружившие кластер, должны были убрать свет от самих галактик, прежде чем они смогли увидеть эффект послесвечения от их слияния.

Фрейзер обсуждает, пришли ли сверхмассивные черные дыры или галактики первыми. Кредит - Институт астрономии, Кембриджский университет.

На данный момент цифры в этой статье не выглядят фантастично. Шесть галактик не звучит как много, и, хотя килопарсек имеет этот надоедливый греческий модификатор перед собой, это все равно звучит как что-то, что Хан Соло мог бы сделать в рамках Кессельского Руна. Но если взглянуть на размер самих галактик, это намекает на то, насколько велико это слияние на самом деле.

Пять из галактик имеют массу более 10^11 солнечных масс. Другими словами, каждая из них содержит около 100 миллиардов звезд. И их пятеро, все они сливаются одновременно, с шестой, немного меньшей, добавленной для полноты картины. Оценочная общая масса полностью слитой галактики составляет 1.16x10^12 солнечных масс - примерно на 2.6 стандартных отклонения выше, чем предсказывает наша традиционная шкала для таких типов кластеров. Конечно, это слияние займет что-то около 800 миллионов до 1.9 миллиарда лет для завершения, но когда оно завершится, оно образует одну из крупнейших галактик, которые мы знаем.

Это может иметь смысл с точки зрения масштаба, но что насчет другого типа чисел - вероятности. Авторы новой статьи на arXiv предоставляют еще одно важное число в этом контексте, хотя оно гораздо меньше: 1/52,803. Они обследовали 52,803 ближайших кластера галактик (используя данные из обзора DESI) и обнаружили, что из них только один - WHY J0501+01 - содержит более 4 сливающихся галактик. Даже "четверные" слияния относительно редки, всего 12 известных примеров, по сравнению с 2,233 бинарными слияниями в том же наборе данных.

В дополнение к проведению этих расчетов, новая статья указывает на ключевую особенность галактик в кластере - то, что они "неразвиты". Это очень банальный термин для описания катастрофической динамики, происходящей в точке слияния этих шести массивных галактик, где они выбрасывают звезды друг из друга с невероятными скоростями. Чтобы доказать это, они использовали новый рентгеновский телескоп Einstein Probe Follow-up X-ray Telescope (EP-FXT), который обнаружил огромное количество "колебаний" в ультрагорячей плазме вокруг слияния, подтверждая активную динамику системы. Они также нашли "хвост" плазмы, который, вероятно, также был вызван столкновением.

В конечном итоге такие детализированные исследования экстремальных случаев - как кластер галактик 1/52,803 - помогают нам понять, как формируются некоторые из крупнейших галактик во Вселенной. Поскольку эти слияния занимают относительно мгновение в космическом времени, захватить одно в действии позволит нам наблюдать за ним по мере его прогресса и, надеемся, улучшить наше понимание слияний галактик более широко, поскольку наш собственный кластер может в конечном итоге пройти через это. Учитывая то, что, похоже, произошло с галактиками, участвующими в слиянии WHY J, вероятно, лучше, если мы сначала получим возможность взглянуть на одно из них снаружи.