Найдены новые скопления галактик очень большой массы на высоких красных смещениях

Семь новых далеких массивных скоплений галактик обнаружили российские астрофизики и их коллеги с помощью данных каталога обсерватории им. Планка и наземных телескопов. Это фактически последние островки не известных ранее сгущений материи на картах наблюдаемой Вселенной, которые расположены так далеко от нас и имеют очень большую массу — сотни триллионов масс Солнца или примерно в 30 тысяч раз больше массы нашей Галактики. Ученые рассчитывают, что в скором времени будут обнаружены все скопления галактик такой большой массы в наблюдаемой части Вселенной. Это наглядное проявление того, что она имеет конечный размер. Статья с результатами исследования принята к публикации в журнале «Письма в «Астрономический журнал» и выложена на сайте электронных препринтов.

Скопления галактик — самые массивные объекты в наблюдаемой Вселенной, своего рода «материки» на ее карте. Одна из задач современной астрофизики — обнаружить и описать наиболее крупные из них. Для этого используются самые различные методы, и один из них — наблюдения с помощью так называемого эффекта Сюняева-Зельдовича. Каталоги обзора всего неба, которыми располагает обсерватория им. Планка (Европейское космическое агентство), содержат информацию о скоплениях галактик, полученную по этому эффекту. Однако эта информация требует подтверждения. Иначе говоря, данные обсерватории им. Планка позволяют астрофизикам только понять, где именно находится кандидат в скопление галактик, а затем необходимо провести наблюдения в других диапазонах, чтобы определить и расстояние до такого «материка» и его массу.

Небольшое уточнение: когда мы имеем дело с очень далекими объектами, то расстояние принято измерять по красному смещению — по эффекту «покраснения» фотонов, идущих от очень далеких объектов. Чем больше красное смещение, обозначаемое буквой z, тем дальше скопление, а значит, тем в более юной Вселенной оно находится. Красное смещение объекта, соответствующее 1, означает, что он наблюдается примерно через 6 миллиардов лет после Большого взрыва, когда Вселенная была в два раза «моложе», чем сегодня.

«На высоких красных смещениях, то есть далеко от нас, используя данные второго каталога источников сигнала Сюняева-Зельдовича обзора обсерватории им. Планка, можно обнаружить только наиболее массивные скопления галактик в наблюдаемой Вселенной, их полная масса более чем в 30 тысяч раз больше массы нашей галактики, — рассказывает Родион Буренин, сотрудник отдела астрофизики высоких энергий Института космических исследований (ИКИ) РАН. — Такие объекты чрезвычайно редки. Например, на красных смещениях выше z=0,7 на всем небе ранее было известно всего 12 таких объектов».

Поисками и отождествлением крупных скоплений галактик из каталога Планка с помощью оптических телескопов занялся международный научный коллектив. В него входят сотрудники ИКИ РАН, Казанского федерального университета, Института солнечно-земной физики Сибирского отделения РАН, Специальной астрофизической обсерватории РАН, также Государственной обсерватории ТУБИТАК (Турция), Канарского института астрофизики (Испания), Института космической астрофизики (Франция), Института астрофизики общества им. Макса Планка (Германия).

Для поиска скоплений были использованы данные различных обзоров неба в оптическом и инфракрасном диапазоне. Наблюдения в оптическом диапазоне проводились, в основном, на российских телескопах — на 1,5-метровом Российско-Турецком телескопе (РТТ-150), 1,6-метровом телескопе Саянской обсерватории, были исопльзованы также данные 6-метрового телескопа САО РАН (Большой телескоп азимутальный, БТА). Кроме того, некоторая часть необходимых данных была получена на 3,5-метровом телескопе обсерватории Калар Альто (Испания).

В результате систематического поиска и наблюдений на различных оптических телескопах обнаружено еще семь таких массивных скоплений галактик на высоких красных смещениях (рис. 1). Масса каждого из них составляет около 6⋅10 в четырнадцатой степени масс Солнца. В результате число таких массивных известных скоплений галактик в обзоре обсерватории им. Планка на высоких красных смещениях примерно удвоилось (см. рис. 2).

Работа над этими данными продолжается. Как подчеркивают исследователи, большинство более близких скоплений такой большой массы уже известно, а на красных смещениях выше z~1 скоплений галактик быть не должно из-за космологической эволюции. На таких больших расстояниях возраст Вселенной составляет приблизительно 6 миллиардов лет — всего около 40% современного возраста Вселенной, и такие большие скопления галактик к этому времени просто не успели образоваться. А потому вполне может быть, что уже в очень скором времени будут обнаружены все скопления галактик такой большой массы в наблюдаемой части Вселенной.

Можно вспомнить эпоху больших географических открытий, когда путешественники открывали новые острова и материки. Эта эпоха завершилась, поскольку все большие острова и материки были открыты. Эпоха больших астрономических открытий также должна когда-то завершиться, поскольку наблюдаемая часть Вселенной имеет конечный размер. Именно это видно сейчас на примере скоплений галактик очень большой массы, исследованных в работе российских астрофизиков и их коллег.

Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ) № 14-22-00271.

По материалам пресс-службы ИКИ РАН.