Астрономы зафиксировали ранее неизвестный по возрасту и температуре газ в межгалактическом пространстве в массивном скоплении галактик, существовавшем всего через 1,4 млрд лет после Большого взрыва. Это открытие ставит под вопрос текущее понимание того, как и когда формируются крупные структуры во Вселенной.
Что именно было обнаружено
Международная команда учёных с помощью массивов радиотелескопов, включая Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), исследовала скопление галактик SPT2349-56, находящееся на большом расстоянии от Земли — свет от него идёт к нам из эпохи, когда Вселенной было около 10 % её нынешнего возраста. В этом скоплении астрономы обнаружили область чрезвычайно горячего газа, который:
- имеет температуру минимум в пять раз выше, чем предсказывают существующие теории для такого раннего времени космической истории;
- концентрируется между членами скопления, то есть в межгалактической среде, а не только в ядрах галактик;
- занимает пространство диаметром порядка 500 000 световых лет, что делает его значительным компонентом структуры SPT2349-56.
Эти результаты публикуются в журнале Nature и уже обсуждаются в научном сообществе как одно из самых неожиданных наблюдений в изучении крупномасштабной структуры Вселенной.
Почему это открытие вызывает вопросы
В стандартной космологической модели считается, что горячий межгалактический газ, который заполняет пространство между галактиками в скоплениях, появляется позже, по мере того как скопление взрослеет и становится динамически устойчивым. При этом температура этого газа определяется гравитационным сжатием вещества и активностью внутри галактик (например, вспышками звездообразования и активностью чёрных дыр).
Наблюдаемый сейчас горячий газ в SPT2349-56 показывает, что:
- интенсивное нагревание межгалактического газа произошло гораздо раньше, чем предсказывают текущие модели — по крайней мере на порядок времени раньше;
- горячий газ, возможно, формировался не только в результате гравитационного сжатия, но также за счёт энергетической обратной связи от сверхмассивных чёрных дыр, активно выделяющих энергию;
- существуют процессы, которые способны усиленно нагревать межгалактическую среду уже на ранних стадиях формирования скоплений.
Это несоответствие между теорией и наблюдениями означает, что современные модели недооценивают вклад энергии и динамику процессов, происходивших в ранней Вселенной.
Что известно о SPT2349-56 и его газе
Скопление SPT2349-56 уже ранее оценивалось как одно из самых активных и динамически насыщенных ранних скоплений злокачественного состава. В нём наблюдается более 30 активных галактик, многие из которых демонстрируют высокую скорость звездообразования — в десятки раз превышающую таковую в спирали типа Млечного Пути.
Такой уровень активности объясняет, почему газ в межгалактическом пространстве может оказаться значительно горячее, чем ожидалось: активные процессы в галактиках — в том числе высвобождение энергии мощными чёрными дырами — могли воздействовать на окружающую среду на масштабах сотен тысяч световых лет.
Как измеряется температура газа
Астрономы используют эффект Сюняева–Зельдовича (SZ) — явление, при котором реликтовое излучение (микроволновый фон) изменяется под влиянием горячего электронного газа, проходя через скопление галактик. Измеряя степень этого искажения при разных частотах, можно определить давление и температуру газа.
ALMA, обладая высокой чувствительностью и пространственным разрешением, позволил точно измерить параметры газа в SPT2349-56, обнаружив анализируемые значения температуры, близкие к тем, которые характерны для современных, зрелых скоплений, хотя фактически объект наблюдается в очень раннюю эпоху.
Последствия для теорий формирования структуры Вселенной
Наблюдение горячего газа в таком раннем скоплении создаёт вызов для классической модели и может привести к пересмотру понимания следующих аспектов:
- когда и как газ нагревается в процессе формирования скоплений галактик;
- влияние активности галактик и чёрных дыр на окружающую среду на ранних этапах;
- скорость роста экономий структуры Вселенной, включая образование массивных объектов — галактик и групп галактик.
Если такие горячие скопления — не исключение, а часть закономерности, это будет означать, что модели эволюции Вселенной требуют пересмотра с учётом более интенсивной ранней энергетической обратной связи.
Как это вписывается в текущую картину наблюдений
Ранее астрономы находили и другие крупные и массивные скопления на ранних этапах космической истории, например IDCS J1426.5+3508, который также датируется временем, когда Вселенная была значительно моложе, чем сейчас, и уже обладал огромной массой и развитой структурой. Такие находки указывают на то, что крупные структуры начали формироваться раньше, чем считалось, но горячий межгалактический газ SPT2349-56 демонстрирует повышенную энергию в окружении этих объектов, что ранее не было подтверждено наблюдениями.
Когда были сделаны наблюдения
Опубликованное исследование поступило в журнал Nature в январе 2026 года, что делает его одним из самых свежих и значимых вкладов в астрофизику ранней Вселенной.
Итог
Открытие исключительно горячего газа в раннем скоплении SPT2349-56 — это новую веху в изучении крупных структур Вселенной. Оно показывает, что межгалактическая среда в молодом космосе могла быть гораздо более энергетически насыщенной, чем предсказывают модели, и что взаимодействие между галактиками, чёрными дырами и окружающим газом уже на ранних этапах истории было интенсивным и сложным.
Это наблюдение станет важной точкой сопоставления для теоретиков, стремящихся построить более точную картину раннего этапа формирования крупных космических структур, включая галактики, кластеры и сверхскопления.
Источники:
Статья создана по материалам Phys.Org
