Два миллиона рентгеновских источников и один кластер, который не вписывается в модель

Кластеры галактик представляют собой крупнейшие гравитационно связанные структуры во Вселенной, состоящие из тысяч галактик, удерживаемых вместе в огромном резервуаре горячего газа. Этот газ настолько горяч, что светится в рентгеновском диапазоне, а не в видимом свете. Однако края этих кластеров не имеют четких границ и постепенно переходят в окружающую тьму, продолжая поглощать свежий материал, который поступает по огромным нитям газа, соединяющим их, как нити паутины. Именно на этих окраинах происходит интересное: здесь Вселенная продолжает собираться. Тем не менее, эти области очень тусклые, что объясняет, почему о них известно так мало.

Телескоп eROSITA, запущенный в 2019 году в рамках совместной российско-германской миссии Spektrum-RG, представил свой второй крупный каталог данных. На основе трех полных обзоров неба, DR2 содержит почти два миллиона рентгеновских источников на западной половине неба, что примерно в два раза превышает количество, опубликованное в первом релизе. Около 1,9 миллиона из них являются точечными источниками, в основном звездами и активно поглощающими материал сверхмассивными черными дырами. Примерно 64 000 источников являются расширенными: кластерами галактик, близкими галактиками и разорванными остатками сверхновых.

Кластер галактик A3266 в рентгеновском диапазоне, связанный ниткой горячего газа с соседней группой галактик. Команда из Бонна впервые измерила тусклое внешнее свечение и обнаружила газ более горячим и плотным, чем предсказывают модели (Кредит: Якоб Дитль/Уни Бонн/eROSITA-DE)

В этом массиве данных команда под руководством Томаса Рейприха и Якоба Дитля из Аргеландерского института Бонна сосредоточилась на одном объекте. Кластер A3266, связанный ниткой газа с соседней группой галактик, стал первым объектом, для которого была измерена тусклая рентгеновская эмиссия на его окраинах.

Наши современные теории о том, как формируются космические структуры, совпадают с тем, что наблюдает eROSITA, что является обнадеживающим. Однако интересные новости заключаются в деталях, где они не совсем совпадают. Газ на окраинах и в нити оказывается более горячим и плотным, чем предсказывается, и содержит относительно мало тяжелых элементов.

Кластер Персея, один из самых ярких рентгеновских объектов на небе. Рассеянное свечение — это газ, достаточно горячий, чтобы светиться в рентгеновском диапазоне, и он содержит больше массы, чем все звезды кластера вместе взятые (Кредит: Рентген: NASA/CXC/SAO/V. Olivares et al.; Оптический/ИК: DSS; H-alpha: CFHT/SITELLE; Обработка изображения: NASA/CXC/SAO/N. Wolk)

Тяжелые элементы, такие как все, кроме водорода и гелия, образуются внутри звезд и выбрасываются, когда эти звезды умирают. Газ, бедный тяжелыми элементами, следовательно, никогда не находился долго рядом с галактикой, что делает его относительно чистым материалом, поступающим из более широкой космической паутины, а не выброшенным из самого кластера. Тем не менее, он оказывается теплее и плотнее, чем предсказывают модели для подобного газа. Эти два факта противоречат друг другу, и их согласование требует пересмотра нашего представления о том, как материя на самом деле попадает в кластер: как быстро она нагревается, как тщательно смешивается с уже существующим материалом и сколько обогащенного газа галактики возвращают обратно.

До появления eROSITA единственным рентгеновским обзором всего неба был обзор ROSAT 1990 года, и астрономы ждали почти три десятилетия появления преемника. Сам eROSITA находится в безопасном режиме с февраля 2022 года и пока не вернулся к научным операциям. Этот факт подчеркивает ценность всесторонних обзоров, независимо от того, знаете ли вы заранее, что ищете.