Два мільйони рентгенівських джерел та один кластер, що не вписується в модель

Кластери є найбільшими гравітаційно зв’язаними структурами у Всесвіті, що складаються з тисяч галактик, утримуваних разом у величезному резервуарі гарячого газу. Цей газ настільки гарячий, що випромінює рентгенівське світло, а не видиме. Однак кластери не мають чітко визначеного краю; вони розширюються в навколишню темряву і продовжують отримувати новий матеріал через величезні нитки газу, що з’єднують їх, подібно до павутини. Саме ці околиці є цікавими, оскільки там триває процес формування Всесвіту. Однак ці ділянки дуже слабкі, тому про них відомо так мало.

Телескоп eROSITA, запущений у 2019 році в рамках спільної російсько-німецької місії Spektrum-RG, опублікував свій другий великий каталог. Даний випуск, що складається з трьох повних оглядів неба, містить близько двох мільйонів рентгенівських джерел на західній половині неба — це приблизно вдвічі більше, ніж у попередньому випуску. Приблизно 1,9 мільйона з них є точковими об’єктами, переважно зірками та активними надмасивними чорними дірками. Близько 64 000 є розширеними: кластерами галактик, близькими галактиками та рештками наднових.

Кластер галактик A3266 у рентгенівському діапазоні, з’єднаний ниткою гарячого газу з сусідньою групою галактик. Команда з Бонна виміряла слабке зовнішнє світіння вперше і виявила, що газ гарячіший і щільніший, ніж передбачають моделі (Credit : Jakob Dietl/Uni Bonn/eROSITA-DE)

Серед цього масиву даних, Томас Рейпріх і Яків Дітль з Аргелендерського інституту в Бонні зосередилися на одному об’єкті. A3266 — це великий кластер, з’єднаний ниткою газу з сусідньою групою галактик, і їхня команда стала першою, хто виміряв слабке рентгенівське світло на його околицях.

Наші сучасні теорії формування космічних структур узгоджуються з тим, що спостерігає eROSITA, що є втішним. Проте цікаві новини полягають у деталях, де вони не зовсім узгоджуються. Газ на околицях та в нитці виявився гарячішим і щільнішим, ніж передбачалося, і містить відносно мало важких елементів.

Кластер Персея, один з найяскравіших рентгенівських об’єктів на небі. Розсіяне світло — це газ, достатньо гарячий, щоб світитися в рентгенівському діапазоні, і він має більше маси, ніж всі зірки кластера разом узяті (Credit : X-ray: NASA/CXC/SAO/V. Olivares et al.; Optical/IR: DSS; H-alpha: CFHT/SITELLE; Image Processing: NASA/CXC/SAO/N. Wolk)

Важкі елементи, тобто все, що важче водню та гелію, утворюються всередині зірок і викидаються, коли ці зірки вмирають. Газ, який їх не має, не перебував поблизу галактики, що вказує на те, що це відносно чистий матеріал, що надходить з більшого космічного вебу, а не викинутий з самого кластера. Проте він виявився гарячішим і щільнішим, ніж моделі передбачають для такого газу. Ці два факти суперечать один одному, і їх узгодження вимагатиме корекції нашого розуміння того, як матеріал насправді потрапляє в кластер: з якою швидкістю він нагрівається, як ретельно змішується з уже наявним матеріалом і скільки збагаченого газу галактики викидають назад, щоб зустрітися з ним.

До запуску eROSITA єдиним рентгенівським оглядом усього неба був огляд ROSAT у 1990 році, тому астрономи чекали майже три десятиліття на наступника. А сам eROSITA перебуває в безпечному режимі з лютого 2022 року, без повернення до наукових операцій. Це є уроком про цінність огляду всього, навіть якщо ви ще не знаєте, що саме шукаєте.