Международная группа астрономов раскрыла одну из давних космических загадок, обнаружив прямые доказательства существования массивного, потерянного во времени и пространстве объекта, который совершил столкновение со скоплением Персея. Используя данные телескопа «Субару» с высоким разрешением, исследователи успешно проследили за остатками этого реликтового столкновения по перераспределению темной материи.
Скопления галактик, состоящие из тысяч гравитационно связанных галактик, являются самыми массивными и объемными структурами во Вселенной. Они растут за счет энергичных слияний. Слияния галактик по количеству выделяемой энергии — самые впечатляющие события со времен Большого взрыва.
Скопление Персея, расположенное примерно в 240 миллионах световых лет от Земли, имеет массу, эквивалентную 600 триллионам Солнц (6*1011M⊙). На протяжении десятилетий астрономы считали, что оно уже давно находится в стабильном состоянии после последнего слияния. Из-за отсутствия явных признаков активных взаимодействий оно получило репутацию классического спокойного скопления.
Однако развитие методов наблюдения позволило исследователям заглянуть глубже в структуру Персея и обнаружить едва заметные, но убедительные свидетельства разрушений в недавнем прошлом. Это поднимает вопрос: если есть в кластере признаки столкновения, то где объект, который с ним столкнулся?
Чтобы разгадать эту загадку, команда астрономов проанализировала архивные данные, полученные с помощью Hyper Suprime-Cam на телескопе Subaru. Гравитационное линзирование — явление, при котором массивные объекты преломляют свет от фоновых галактик, — послужило в данном случае еще и эффективным инструментом для составления карты невидимой темной материи.
Исследователи обнаружили предполагаемое массивное скопление темной материи весом примерно в 2*1011M⊙, расположенное примерно в 1,4 миллиона световых лет к западу от ядра скопления. Примечательно, что эта структура соединена с ядром скопления Персея слабым, но инструментально определяемым «мостом» из темной материи, что является прямым доказательством их гравитационного взаимодействия в прошлом.
Численное моделирование позволяет предположить, что эта субструктура темной материи столкнулась с кластером Персея примерно пять миллиардов лет назад. Отголоски столкновения до сих пор формируют современную структуру галактического скопления.
Авторы исследования, опубликованного в Nature Astronomy, отмечают, что ученые давно искали недостающий фрагмент этого пазла. Все странные формы и вихри газа, наблюдаемые в скоплении Персея, теперь обретают смысл в контексте крупного слияния.
Исследователям потребовалось мужество, чтобы бросить вызов преобладающему мнению. Но результаты моделирования и недавние наблюдения с помощью космических телескопов Euclid и XRISM достаточно убедительно подтверждают эти выводы.
Прорыв стал возможен благодаря сочетанию данных глубокой визуализации, полученных с помощью телескопа Subaru, с прикладным использованием феномена гравитационного линзирования. Подробнее об этом явлении и так называемых кольцах Эйнштейна читайте в материале нашего проекта.
