Ученые сообщили об открытии самой крупной из надежно измеренных сверхструктур — колоссального скопления галактик, галактических скоплений и темной материи, связанных гравитацией, — во Вселенной. Это образование, получившее название «Кипу» (Quipu), простирается примерно на 1,4 миллиарда световых лет, где световой год — это расстояние, которое свет проходит за один год в пространстве. Структура состоит преимущественно из темной материи, невидимого вещества, которое ученые обнаруживают только по его гравитационному воздействию на галактики и космические структуры. Она была выявлена в процессе картирования галактических скоплений — огромных групп галактик, связанных гравитацией, — обнаруженных рентгеновским спутником ROSAT. Работа проводилась под руководством исследователей из Института внеземной физики Общества Макса Планка и Института физики Общества Макса Планка совместно с коллегами из Испании и Южной Африки.
Ганс Бёрингер, руководитель проекта, пояснил: «Если посмотреть на распределение галактических скоплений на небесной сфере на расстоянии от 416 до 826 миллионов световых лет, сразу становится заметна огромная структура, которая простирается от высоких северных широт почти до южного края неба». «Кипу» состоит из 68 галактических скоплений с общей массой около $2.4 \times 10^7$ солнечных масс, что является стандартной астрономической единицей, равной массе Солнца. Его размер превосходит Великую стену Слоуна, протяженность которой составляет около 1,1 миллиарда световых лет.
Ключевую роль в этом открытии сыграл спутник ROSAT, запущенный в 1990 году. ROSAT стал первой миссией, которая полностью картировала небо в рентгеновском диапазоне — высокоэнергетической форме электромагнитного излучения, испускаемого чрезвычайно горячими космическими средами, такими как галактические скопления. Он создал каталог галактических скоплений, обнаружив горячий газ между галактиками, который ярко светится в рентгеновских лучах. Йоахим Трюмпер, руководитель проекта ROSAT, вспоминал: «Каталог был создан с помощью рентгеновского спутника ROSAT, построенного Институтом внеземной физики Общества Макса Планка. В 1990 году спутник впервые отобразил все небо с помощью рентгеновского телескопа высокого разрешения». С годами исследователи уточнили данные, измерили расстояния и построили трехмерную карту распределения материи. Эта карта выявила «Кипу» как самую большую известную структуру в пределах миллиарда световых лет от Земли.
В научной статье добавляется важный контекст. В ней объясняется, что для точного измерения космологических параметров — числовых значений, описывающих расширение Вселенной, плотность материи, геометрию и эволюцию — ученые должны учитывать, как локальные крупномасштабные структуры влияют на наблюдения. Эти эффекты включают изменения в реликтовом излучении (CMB), слабом остаточном излучении ранней Вселенной вскоре после Большого взрыва, искажения, вызванные гравитационным линзированием, при котором массивные объекты искривляют свет, деформируя пространство-время, и влияние потоковых движений на постоянную Хаббла — величину, измеряющую скорость расширения Вселенной. Потоковые движения, например, возникают из-за концентраций массы на расстоянии до 250 мегапарсек; мегапарсек равен миллиону парсек, или примерно 3,26 миллионам световых лет.
Команда провела первую всеобъемлющую оценку крупнейших структур на расстояниях от 130 до 250 мегапарсек. Среди пяти наиболее заметных «Кипу» оказалась самой крупной, имея длину более 400 мегапарсек и массу около $2 \times 10^{17}$ солнечных масс. Эти сверхструктуры не являются редкими объектами.
Они содержат около 45% галактических скоплений, 30% галактик, 25% материи и занимают 13% космического объема. Это означает, что они составляют значительную часть Вселенной. Исследователи также обнаружили, что плотность галактик выше вокруг сверхструктур по сравнению с изолированными скоплениями. Моделирования, основанные на космологической модели Лямбда-CDM (где «Лямбда» обозначает темную энергию, а «CDM» — холодную темную материю), показывают схожие структуры, что подтверждает надежность полученных результатов.
Команда отметила, что сверхструктуры должны оставлять след на реликтовом излучении посредством так называемого интегрированного эффекта Сакса-Вулфа — тонкого изменения излучения CMB, вызванного прохождением света через эволюционирующие гравитационные поля, создаваемые массивными космическими структурами. Они искали этот эффект в данных спутника Planck и обнаружили сигнал ожидаемой силы, хотя и с низкой статистической значимостью, что означает, что доказательство является наводящим, но еще недостаточно сильным, чтобы исключить возможность случайных флуктуаций. Гаён Чон подчеркнула: «Даже если это всего лишь поправки на несколько процентов, они становятся все более важными по мере роста точности космологических наблюдений».
«Кипу» было названо в честь системы узелкового письма, использовавшейся инками для ведения записей. Структура напоминает длинное волокно с боковыми ответвлениями, подобно древнему письму. Название также отражает роль Европейской южной обсерватории в Чили, где проводилось множество измерений расстояний. Кипу хранятся в Чилийском музее доколумбова искусства, связывая это космическое открытие с человеческой историей.
Это открытие важно не только для картирования Вселенной, но и для проверки космологических моделей и изучения того, как галактики эволюционируют в различных средах. Оно показывает, что крупнейшие структуры во Вселенной могут влиять даже на самые точные измерения, которые ученые проводят сегодня.
Источник: Max Planck Institute, ArXiv
Эта статья была сгенерирована с помощью ИИ и отредактирована. В соответствии с Разделом 107 Закона об авторском праве 1976 года этот материал используется в целях освещения новостей. Добросовестное использование — это использование, разрешенное законодательством об авторском праве, которое в противном случае могло бы нарушать права.
Всегда имейте в виду, что редакции могут придерживаться предвзятых взглядов в освещении новостей.
Автор – Sayan Sen
