Тайны рождения Вселенной

Астроном Алексей Финогенов рассказал" об открытии удивительного скопления галактик в созвездии Секстанта, где звезды рождаются быстрее всего во Вселенной, и объяснил, как его обнаружение меняет наши представления о том, как рождаются и умирают галактики, и как в этом замешаны гигантские черные дыры. 

Первые звезды Вселенной были совершенно не похожи на современные светила, так как их недра не содержали в себе астрономических "металлов" – элементов тяжелее водорода и гелия. Из-за этого размеры таких светил были практически ничем не ограничены, из-за чего их масса могла превышать солнечную в 300-400 раз и даже больше.

Столь массивные светила вряд ли могли формироваться в тех же условиях и по тем же лекалам, как и современные звезды. По этой причине астрофизиков и астрономов давно интересуют древнейшие "звездные ясли", изучение и наблюдение за формированием которых может помочь нам понять, как возникали первые звезды Вселенной и в каких условиях они рождались.

Тайны рождения Вселенной

Алексей Финогенов, астрофизик из Института внеземной физики в Гархинге (Германия), рассказал на конференции по астрофизике высокой энергии, проходившей в Институте космических исследований РАН, об открытии крайне необычного скопления ранних галактик, CL J1001+0220, найденного в ранней Вселенной при помощи рентгеновских телескопов XMM Newton и "Чандра".

Это скопление представляет собой очень компактную – протяженность его ядра составляет всего 260 тысяч световых лет – и плотную группу из 17 крупных галактик, чья совокупная масса превышает солнечную в 40 триллионов раз.  Оно удалено от нас на 11 миллиардов световых лет, и в рентгеновском диапазоне CL J1001+0220 каждую секунду выделяет столько энергии, сколько Солнце вырабатывает за 500 лет.

"Частота звездообразования в этом скоплении – свыше четырех тысяч солнечных масс в год – является рекордом на текущий день. Изначально мы думали, что это одиночный источник рентгена, близкий к нам, но когда мы на него взглянули, оказалось, что он находится далеко и состоит как и минимум из пяти сверхактивных галактик", — рассказывает ученый.

В то время, по словам Финогенова, в галактиках содержалось больше нейтрального газа, чем в Млечном Пути и в других "современных" звездных семьях, и они были более компактными и тесно расположенными внутри скоплений, благодаря чему звезды могли формироваться в них с рекордно высокой скоростью.

"Если смотреть на все более и более древние галактики, можно увидеть общий тренд, который показывает, что галактики, при аналогичной звездной массе и размерах, становятся более активными по мере движения в сторону прошлого. И скопление, которое мы открыли, еще активнее, чем галактики прошлого, оно выбивается из общего тренда примерно на порядок (в 10 раз)", — продолжает Финогенов.

Космические обжоры

Такие темпы звездообразования говорят о том, что подобные галактики очень быстро исчерпают запасы газа, превратив его в звезды, и, как шутит астрофизик, в результате этого они "умрут от обжорства". По словам Финогенова, это открытие очень важно в контексте изучения того, как эволюционируют галактики и раскрытия причин того, почему сегодня примерно половина крупных эллиптических "звездных мегаполисов" являются полумертвыми "зомби", где новые звезды фактически не формируются.

Сегодня, как рассказывает астрофизик, многие астрономы-теоретики считают, что в "удушении" галактик виноваты черные дыры в их центрах, разогревающие холодный межзвездный газ, из которого рождаются новые звезды, и выбрасывающие его в межгалактическое пространство, где он остается в раскаленном состоянии миллиарды лет.

Открытие скопления CL J1001+0220, или "скопления Дадди", как называют его ученые в честь одного из авторов открытия, Эмануэля Дадди (Emanuele Daddi), ставит под сомнение эту теорию. Финогенов отмечает, что столь высокая скорость звездообразования может сама по себе лишить галактики их "звездных стройматериалов" за очень короткое время, без вмешательства выбросов черной дыры или каких-то других феноменов.

"Наши наблюдения за разными поколениями галактик не свидетельствуют о том, что есть некая зависимость между скоростью звездообразования и активностью черных дыр в их центрах. На самом деле, и формированием звезд в центрах галактик, и подпиткой черных дыр управляет одна и та же вещь – приливные силы.  Может, теоретикам не интересны эти силы и то, как гравитационные взаимодействия звезд и галактик влияют на звездообразование, поэтому они придумывают различные экзотические сценарии", — объясняет ученый.

Пока Финогенов и его коллеги открыли только одно подобное скопление галактик, однако в будущем они планируют найти десятки и сотни подобных объектов, изучение которых необходимо для проверки того, действительно ли галактики умирают из-за "обжорства", или же в этом замешаны черные дыры.

"Такое никому не снилось"

Как отметил Финогенов, трагедия, произошедшая с японским рентгеновским телескопом "Хитоми", практически не повлияет на поиски подобных скоплений галактик, так как данный телескоп был предназначен для наблюдений за более яркими рентгеновскими источниками, а не едва заметными скоплениями галактик на окраинах Вселенной.

"Хитоми предназначен для изучения физических процессов, происходящих в скоплениях галактик, и его можно и нужно применять для наблюдений за ярчайшими скоплениями, которые известны нам уже по 30 лет и более. Наша задача заключается в обнаружении новых скоплений, и наш интерес заключается в том, чтобы находить новые скопления и раскрыть механизмы их зарождения. Нам интересны небольшие группы галактик, находящиеся там, где, как мы считаем, происходило формирование первых скоплений", — пояснил астрофизик.

По его словам, запуск российско-немецкого телескопа "Спектр-РГ" заметно улучшит перспективы обнаружения подобных групп галактик благодаря высокой чувствительности и широкому обзору немецкого телескопа eROSITA и его российского "кузена" ART-XC.

"Как я считаю, eROSITA найдет все скопления галактик на расстоянии, соответствующих красному смещению в единицу (10,9 миллиарда световых лет). Для того, чтобы найти более далекие объекты, нужны будут длительные наблюдения и большая экспозиция. Чем дольше мы будем наблюдать, тем больше мы найдем галактик. В какой-то момент мы упремся в технические пределы, но есть способы их обойти. Можно будет 20 лет наблюдать и мы что-то будем находить. Если мы договоримся с командой (европейского) телескопа Euclid, мы сможем находить скопления с блеском до 28 звездной величины, что никому и не снилось", — заключает астрофизик.