«Торнадо» галактик может оказаться самой длинной вращающейся структурой

Группа астрономов, изучающая распределение галактик в ближнем космосе, обнаружила нечто поистине необычное: огромную цепочку галактик, закручивающуюся так, словно захваченную замедленным космическим торнадо. Новое исследование опубликовано в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Его длина составляет не менее 49 миллионов световых лет, что представляет собой самую длинную вращающуюся нить, когда-либо обнаруженную во Вселенной, огромную вихревую нить космической паутины.

Это одна из крупнейших вращающихся структур, которые мы когда-либо видели, фиксирующая то, как космическая паутина формирует Вселенную и даже оставляет свой след на заполняющих ее галактиках.

«Эту структуру делает исключительной не только ее размер, но и сочетание выравнивания спинов и вращательного движения», — говорит физик Лайла Юнг из Оксфордского университета в Великобритании. «Это можно сравнить с аттракционом «чашки» в парке развлечений. Каждая галактика подобна вращающейся чашке, но вся платформа – космическая нить – тоже вращается. Это двойное движение даёт нам редкое представление о том, как галактики получают своё вращение от более крупных структур, в которых они находятся».

Космическая паутина — это, по сути, невидимый остов Вселенной — огромная, сложная сеть, состоящая из бесчисленных нитей темной материи, гравитационно связывающая Вселенную и контролирующая распределение и движение галактик.

Ее нити подобны космическим магистралям, по которым собираются и движутся галактики; ее изучение открывает обширную, всеобъемлющую метаструктуру Вселенной, давая нам информацию о том, как все это взаимосвязано и как оно развивалось с первых мгновений после Большого взрыва.

Под руководством Юнг и Мадалины Тудораче из Оксфорда и Кембриджского университета, группа исследователей впервые обнаружила это конкретное волокно в ходе наблюдений, проведенных с использованием радиотелескопа MEERKat в Южной Африке в рамках обзора неба MIGHTEE .

Примерно в 440 миллионах световых лет от нас – по космическим меркам это всего лишь прыжок, шаг и скачок – они заметили 14 галактик, ведущих себя странно. Они выглядели выстроенными в удивительно прямую, тонкую как игла линию шириной около 117 000 световых лет и длиной 5,5 миллионов световых лет, причём слишком многие из них были ориентированы одинаково, чтобы считать это случайностью.

Это, очевидно, требовало дальнейшего изучения. Исследователи обратились к данным, собранным в рамках Слоановского цифрового обзора неба, охватывающего более широкий диапазон в оптическом и инфракрасном диапазонах, а также обзора спектроскопического прибора темной энергии (DESI), который собирает данные в оптическом, инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах.

На основе этих данных они идентифицировали ещё 283 галактики на том же расстоянии, расположенные вдоль той же прямолинейной конфигурации. Более того, новые галактики также продемонстрировали такое же предпочтение к осевой ориентации вдоль длины волокна.

Объекты в космосе обычно не собираются в столь чётко определённые структуры, если только на них не воздействует нечто, побуждающее их к этому. В данном случае космическая нить была очевидным ведущим кандидатом – и весьма интересным, поскольку крупномасштабные структуры, состоящие из невидимой тёмной материи, не так-то просто увидеть или определить.

Всё стало ещё интереснее, когда исследователи изучили красное смещение галактик. С одной стороны нити свет от галактик сместился в сторону более синего электромагнитного спектра, что соответствует сжатию длин волн света по мере того, как источник движется к наблюдателю.

У галактик на противоположной стороне свет удлиняется в сторону более красной стороны, что происходит, когда источник удаляется.

Это явный сигнал о вращении всей структуры. Исследователи даже смогли смоделировать скорость вращения — около 110 километров в секунду, с той же скоростью, с которой галактики Млечный Путь и Андромеда движутся навстречу друг другу.

Такое поведение точно соответствует прогнозам теории приливного момента — модели, которая предполагает, что асимметрия в гравитационном поле ранней Вселенной передавала угловой момент формирующимся нитям космической паутины, обеспечивая им хорошее вращение.

Между тем, присутствие диффузного, холодного нейтрального водорода в волокнах и богатое содержание водорода в галактиках позволяют предположить, что такие волокна могут снабжать галактики топливом, необходимым им для роста и образования звезд.

Кроме того, выравнивание галактик вдоль нити предполагает, что нити космической паутины могут передавать угловой момент галактикам — открытие, которое может помочь прояснить картину того, как изначально галактики получают свое вращение.

Если взглянуть на глубокое изображение Вселенной, галактики кажутся относительно хаотично разбросанными и не связанными между собой. Обнаружение этого гигантского волокна показывает, что не только всё взаимосвязано, чем кажется, но и что обширные, невидимые структуры могут оказывать мощное влияние, которое кажется невидимым, пока мы не присмотримся внимательнее.

«Мы обнаружили, что галактики демонстрируют убедительные доказательства вращения вокруг хребта волокна, что делает их самой длинной вращающейся структурой, обнаруженной на сегодняшний день», — пишут исследователи. «Эта структура может оказаться идеальной средой для… выяснения взаимосвязи между разреженным газом в космической паутине и тем, как галактики, находящиеся внутри него, растут, используя его материал».