Астрономы обнаружили чрезвычайно редкое мега-слияние галактик

Фото из открытых источников

Масштабы Вселенной трудно понять с чисто человеческой точки зрения. Зачастую математические модели просто не устраивают наш мозг, который эволюционировал для сбора и обработки данных об окружающем нас мире, а не для понимания сложностей звездной динамики и слияний галактик. Но время от времени астрономы находят нечто, что, если мы сможем осмыслить цифры, даст представление о том, насколько велика Вселенная. Именно это и пытается сделать новая статья, доступная в виде препринта на arXiv, от группы астрономов во главе с Чжули Цзиньлином Вэнем из Китайской академии наук, описывая слияние не одной, не двух, а шести сверхмассивных галактик и активную динамику, которой они подвергаются.

Следует признать, что эта статья не та, в которой первоначально было обнаружено скопление. Это было сделано еще в 2018 году в ходе нескольких обзоров всего неба, включая Two Micron All Sky Survey, WISE и SuperCOSMOS. Но именно она первой установила, что в центре скопления находится группа из шести сливающихся галактик. Эта информация была скрыта в данных обзоров Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) Legacy Imaging Surveys. Используя телескопы Mayall, Bok и Blanco в Аризоне и Чили, они смогли определить группу из шести массивных галактик, сливающихся в одну сверхмассивную галактику, которую астрономы обычно называют «самой яркой галактикой скопления» — по сути, самой яркой галактикой в скоплении галактик.

В ходе исследования DESI вокруг этой массивной сливающейся галактики также была обнаружена завеса внутрикластерного света (ICL) шириной 310 кпк. По сути, это светящийся «туман» из звезд, которые были оторваны от своих родительских галактик в результате бурной динамики слияния. Астрономам, обнаружившим скопление, пришлось отвести свет от самих галактик, прежде чем они смогли увидеть эффект послесвечения их слияния.

Пока что цифры в этой статье не кажутся такими уж фантастическими. 6 галактик — это не так уж много, и, хотя в килопарсеках есть этот надоедливый греческий модификатор, это всё равно звучит как что-то, что мог бы сделать Хан Соло во время Кессельского пробега. Но, взглянув на размеры самих галактик, можно предположить, насколько масштабным на самом деле является это слияние.

Пять из этих галактик имеют массу более 10¹¹ Солнц. Другими словами, каждая содержит порядка 100 миллиардов звёзд. И их пять, все они объединены одновременно, плюс шестая, немного меньшая по размеру, для полноты картины. Предполагаемая суммарная масса полностью слившейся галактики составляет 1,16 × 10¹² солнечных масс — примерно на 2,6 стандартных отклонения больше, чем предсказывает наша традиционная модель масштабирования для таких скоплений. Конечно, это слияние займёт от 800 миллионов до 1,9 миллиарда лет, но как только оно завершится, образуется одна из крупнейших известных нам галактик.

Это может иметь смысл с точки зрения масштаба, но как насчет другого типа чисел — вероятности? Авторы новой статьи на arXiv приводят еще одно важное число в этом контексте, хотя оно гораздо меньше: 1/52 803. Они исследовали 52 803 близлежащих скопления галактик (используя данные обзора DESI) и обнаружили, что из них только одно — WHY J0501+01 — содержит более 4 сливающихся галактик. Даже «четверные» слияния относительно редки: известно всего 12 примеров по сравнению с 2233 слияниями двойных галактик в той же выборке.

Помимо математических расчетов, в новой статье указывается ключевая особенность галактик в скоплении — их «нерелаксированное» состояние. Это весьма пренебрежительный термин для описания катастрофической динамики, происходящей в точке слияния этих шести массивных галактик, где они с невероятной скоростью выбрасывают друг друга из галактик. Чтобы доказать это, исследователи использовали новый рентгеновский телескоп Einstein Elephant Electron (EP-FXT), который обнаружил огромное количество «плесканий» в сверхгорячей плазме, окружающей место слияния, что доказывает активную динамику системы. Они также обнаружили «хвост» плазмы, который, вероятно, также образовался в результате столкновения.

В конечном итоге, подобные подробные исследования экстремальных случаев — таких как скопление галактик размером 1/52 803 — помогают нам понять, как формируются некоторые из крупнейших галактик во Вселенной. Поскольку эти слияния происходят за мгновение ока в космическом времени, наблюдение за одним из них в момент слияния позволит нам следить за его развитием и, будем надеяться, улучшит наше понимание слияний галактик в целом, как это может произойти и с нашим собственным скоплением. Учитывая то, что, по-видимому, произошло с галактиками, участвовавшими в слиянии в WHY J, вероятно, лучше сначала взглянуть на одну из них извне.