7000 скрытых скоплений галактик вышли из тени древнейшего света
Как измерить массу того, что само по себе почти не видно, да еще и прячется в сиянии, которому почти столько же лет, сколько Вселенной? Астрофизики из Аргоннской национальной лаборатории предложили свой ответ: они представили каталог более чем из семи тысяч скоплений галактик, собранный по итогам пяти лет наблюдений на телескопе Южного полюса.
Скопления галактик — самые крупные гравитационно связанные структуры во Вселенной. В них могут быть сотни и даже тысячи галактик, горячий газ и колоссальные запасы темной материи. Благодаря таким масштабам они помогают проверять наши модели темной материи, темной энергии и того, как за миллиарды лет складывалась крупномасштабная структура космоса.
Новый каталог появился в рамках эксперимента SPT 3G. Для него использовали камеру, модернизированную в 2017 году и оснащенную шестнадцатью тысячами детекторов, созданных в Аргоннской национальной лаборатории. Камера установлена на Южно-Полюсном телескопе на станции Амундсена-Скотта в Антарктиде.
Команда не фотографировала галактики напрямую. Вместо этого ученые искали очень слабые искажения в космическом микроволновом фоне — тусклом послесвечении Большого взрыва. Когда этот древний свет проходит через скопление галактик, высокоэнергетические частицы внутри него оставляют заметный след. Это эффект Суняева — Зельдовича. В итоге каждое скопление проявляется как своеобразная тень на самом старом свете Вселенной.
Исследование охватило около четырех процентов неба. В этой области нашли 8892 кандидата в звездные скопления, а 7190 из них подтвердили с помощью оптических и инфракрасных данных проекта Dark Energy Survey.
Около пятой части этих объектов раньше не попадали ни в один каталог. А для двух третей всей выборки это первое обнаружение их горячего газа. Некоторые системы существуют уже более 7,8 миллиардов лет, то есть показывают нам космическую структуру времен, когда Вселенная была еще сравнительно молодой.
Авторы работы говорят, что результаты открывают новое окно в древнюю Вселенную. Сам каталог они называют важной вехой для космологии скоплений галактик: скорее всего, на него будут опираться многие исследования ближайших лет.
За сухими цифрами стоит огромная невидимая работа. Большую часть тщательной проверки провела аспирантка Чикагского университета Кайла Корноелье. Именно такая проверка дает другим ученым уверенность, что перед ними реальные и надежные обнаружения, а не статистический шум.
Каталог принес и неожиданный результат о самих скоплениях. В более далекие эпохи оказалось заметно сильнее излучение, связанное с пылью. Это намекает на то, как менялась активность звездообразования вокруг этих гигантских систем по мере старения Вселенной.
Впереди — наблюдения обсерватории Веры Рубин в Чили и миссии «Евклид» Европейского космического агентства, которые, как ожидается, подтвердят эти данные. Поэтому новый каталог выглядит не финальной точкой, а началом большой главы: он поможет точнее понять, как Вселенная стала той огромной кластерной сетью, которую мы видим сегодня.