Эхо Большого взрыва: ученые нашли тысячи скрытых галактик по их теням

Антарктический телескоп совершил беспрецедентное открытие об эволюции Вселенной / © Unsplash

Масштабное исследование антарктического неба позволило астрономам выявить более семи тысяч скоплений галактик , создав одну из самых подробных космических карт в истории человечества. Благодаря сверхчувствительному оборудованию исследователи смогли успешно зафиксировать древнейшие гравитационные структуры, свет от которых путешествовал в нашу планету почти восемь миллиардов лет.

Об этом пишет издание Daily Galaxy.

Пять лет наблюдений и рекордный каталог

Новый опубликованный каталог стал результатом пятилетних непрерывных наблюдений с помощью Южнополярного телескопа, расположенного на антарктической станции Амундсен-Скотт Национального научного фонда США. Оснащенная чрезвычайно чувствительной камерой под названием SPT-3G, эта установка подробно исследовала около 1600 квадратных градусов неба, что равняется примерно четырем процентам всей небесной сферы. Сначала специалисты выделили 8892 потенциальных кандидата, после чего благодаря тщательным оптическим и инфракрасным проверкам успешно подтвердили существование 7190 реальных систем.

Полученный результат беспрецедентен не только из-за своих гигантских масштабов, но и благодаря объему совершенно новой информации. Около двадцати процентов подтвержденных скоплений вообще не фигурируют ни в одном из предыдущих астрономических каталогов. Кроме того, для 4824 объектов ученые впервые в истории зафиксировали компонент горячего газа, что дает астрофизикам уникальный набор данных для изучения крупномасштабной структуры космоса. Этот массив информации позволяет заглянуть чрезвычайно глубоко в историю, ведь каталог включает почти 1800 систем, чей свет путешествовал по Вселенной более 7,8 миллиарда лет.

«Наш анализ опирается на феноменально глубокие данные о реликтовом излучении от SPT-3G, чтобы открыть новое окно в древней Вселенной. Этот каталог станет основой для многих исследований на долгие годы», — отметила ведущий автор исследования, физикиня Аргоннской национальной лаборатории и старшая научная сотрудница Института космологической физики Кавли при Чикагском университете Линдси Блим.

Реликтовое излучение и эффект тени

В отличие от традиционных оптических обзоров, которые ищут галактики напрямую, этот революционный проект опирается на космическое микроволновое фоновое излучение — оставшееся после Большого взрыва слабое радиационное эхо. Когда этот древний свет проходит сквозь массивные галактические скопления, высокоэнергетические электроны внутри них минимально изменяют микроволновой сигнал из-за так называемого эффекта Сюняева-Зельдовича. Эти незаметные искажения выглядят как бледные тени на космическом фоне, позволяющие ученым находить объекты даже тогда, когда они слишком удалены или слишком тусклы для наблюдения в видимом спектре.

Модернизированный инструмент телескопа, насчитывающий около шестнадцати тысяч высокоточных детекторов, обеспечивает необходимую чувствительность для измерения этих крошечных радиационных изменений с беспрецедентной точностью. Благодаря исключительной глубине сканирования исследователи теперь способны обнаруживать структуры, которые раньше оставались совершенно невидимыми, формируя более четкую картину сбора массивных объектов на протяжении всей космической истории. Данные уже опубликованы на платформе arXiv, что делает их мгновенно доступными для всего научного сообщества.

«Создание такого каталога требует тщательной проверки за кулисами. Значительная часть нашей работы заключалась в том, чтобы убедиться в надежности обнаруженных объектов, чтобы эту выборку можно было уверенно использовать в будущих космологических исследованиях», — объяснила работающая в Аргоннской национальной лаборатории аспирантка Чикагского университета Кайла Корноэлье.

Эволюция структур и будущие миссии

Галактические скопления относятся к крупнейшим гравитационно связанным объектам в нашей Вселенной. Они содержат сотни или даже тысячи отдельных галактик, буквально погруженных в гигантские резервуары горячего газа и колоссальные скопления темной материи. Поскольку их количество изменялось с течением космического времени, эти объекты служат очень мощными индикаторами для тестирования моделей расширения Вселенной и изучения загадочного влияния темной энергии. Ученые уже заметили значительное увеличение выбросов космической пыли из этих сред в ранние эпохи, что дает новые фундаментальные подсказки о процессах звездообразования в плотных регионах.

В ближайшем будущем этот уникальный антарктический каталог станет еще более ценным благодаря запуску новых глобальных телескопических проектов. Следующие научные инициативы, такие как Обзор пространства и времени на базе современной обсерватории Веры Рубин в Чили, а также миссия Euclid от Европейского космического агентства, предоставят дополнительные оптические наблюдения. Они помогут подтвердить существование еще более отдаленных систем, найденных антарктической камерой.

"С помощью выборки кластеров SPT-3G мы сможем исследовать эволюцию формирования космических структур за последние десять миллиардов лет", - подытожил старший научный сотрудник обсерватории Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана и участник коллаборации Южнополярного телескопа Себастьян Боке.