С помощью рентгеновской обсерватории НАСА Chandra и Международной обсерватории Gemini астрономы обнаружили необычайно одинокую галактику 3C 297. Расположенная на расстоянии 9,2 млрд. световых лет от Земли галактика, по-видимому, ассимилировала свои бывшие галактики-компаньоны, что ставит под сомнение современные представления о формировании галактик и галактических скоплений. Исследователи предполагают, что 3C 297 может быть «ископаемой группой» — конечной стадией слияния одной галактики с несколькими другими, что делает ее самой удаленной ископаемой группой из обнаруженных на сегодняшний день. Credit: X-ray: NASA/CXC/Univ. of Torino/V. Missaglia et al.; Оптический: NASA/ESA/STScI International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA; Инфракрасный: NASA/ESA/STScI; Радио: NRAO/AUI/NSF
Неожиданно одинокая галактика 3C 297, обнаруженная на расстоянии 9,2 млрд. световых лет от Земли, поставила под сомнение существующие теории формирования галактик. Исследователи предполагают, что она может быть самой удаленной из когда-либо обнаруженных «ископаемых групп», где одна галактика поглотила своих бывших компаньонов.
Далекая и одинокая галактика, похоже, втянула в себя и поглотила все свои бывшие галактики-компаньоны. Этот результат, полученный с помощью рентгеновской обсерватории НАСА «Чандра» и Международной обсерватории «Джемини», может расширить границы ожидаемой астрономами скорости роста галактик в ранней Вселенной.
Неожиданно одиночная галактика находится на расстоянии около 9,2 млрд. световых лет от Земли и содержит квазар — сверхмассивную черную дыру, втягивающую газ в центре галактики и вызывающую мощные струи вещества, видимые в радиоволнах. Окружение этой галактики, известной как 3C 297, имеет ключевые черты скопления галактик — огромных структур, обычно содержащих сотни и даже тысячи галактик. Однако 3C 297 стоит особняком.
«Похоже, что мы имеем скопление галактик, в котором отсутствуют почти все галактики», — говорит Валентина Миссалья (Valentina Missaglia) из Университета Турина (Италия), возглавлявшая исследование. «Мы ожидали увидеть по крайней мере дюжину галактик размером с Млечный Путь, а видим только одну».
Обнаружено, что галактика 3C297 является более одинокой, чем предполагалось, что говорит о том, что она, скорее всего, втянула в себя и поглотила свои бывшие галактики-компаньоны. В галактике 3C297 находится квазар — сверхмассивная черная дыра, втягивающая газ в центре галактики и вызывающая мощные струи вещества, видимые в радиоволнах. Данные рентгеновского излучения, полученные с «Чандры», радиоданные, полученные с Очень большой антенны Карла Янски (Karl G. Jansky Very Large Array), и видимые данные, полученные с «Джемини», свидетельствуют о том, что, хотя окрестности 3C297 обладают многими признаками галактического скопления, все галактики, кроме одной, остаются в нем. Кроме того, в этой композиции присутствуют данные видимого света и инфракрасного излучения с «Хаббла». Астрономы полагают, что эта последняя крупная галактика поглотила остальные за счет своего гравитационного притяжения и может расширить границы ожидаемой астрономами скорости роста галактик в ранней Вселенной. Credit: X-ray: NASA/CXC/Univ. of Torino/V. Missaglia et al.; Оптический: NASA/ESA/STScI International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA; Инфракрасный: NASA/ESA/STScI; Радио: NRAO/AUI/NSF
Миссаглиа и ее коллеги видят в рентгеновских данных Чандры два ключевых признака скопления галактик. Во-первых, рентгеновские данные показывают, что одинокая галактика окружена большим количеством газа с температурой в десятки миллионов градусов — то, что обычно наблюдается в скоплениях галактик.
Во-вторых, джет сверхмассивной черной дыры создал интенсивный источник рентгеновского излучения на расстоянии около 140 000 световых лет, что говорит о том, что он вгрызается в газ, окружающий галактику. Третья особенность скоплений галактик, которой обладает 3C 297, о которой ранее сообщалось в данных Karl G. Jansky Very Large Array, заключается в том, что одна из радиоструй изогнута, что свидетельствует о ее взаимодействии с окружающей средой.
Несмотря на наличие этих важных признаков галактического скопления, данные, полученные группой Миссаглиа в обсерватории Gemini на Гавайях, показали, что ни одна из 19 галактик, которые выглядят близко к 3C 297 на оптическом изображении Gemini и которые имеют точные измерения расстояния, в действительности не находятся на том же расстоянии, что и одинокая галактика.
«Вопрос в том, что случилось со всеми этими галактиками?» — говорит соавтор исследования Хуан Мадрид из Техасского университета Рио-Гранде-Вэлли. Мы думаем, что гравитационное притяжение одной большой галактики в сочетании с взаимодействием между галактиками было слишком сильным, и они слились с большой галактикой». По всей видимости, сопротивление этих галактик было бесполезным».
Исследователи считают, что 3C 297 — это уже не скопление галактик, а «ископаемая группа». Это конечная стадия втягивания и слияния галактики с несколькими другими галактиками. Хотя ранее было обнаружено множество других «ископаемых групп», эта находится на особенно большом расстоянии — 9,2 млрд. световых лет. (Предыдущие рекордсмены по ископаемым группам находились на расстояниях 4,9 и 7,9 млрд. световых лет).
«Трудно объяснить, как Вселенная могла создать такую систему всего через 4,6 млрд. лет после Большого взрыва», — говорит соавтор работы Миша Ширмер из Института астрономии Макса Планка. «Это не ломает наши представления о космологии, но начинает расширять границы того, как быстро должны были сформироваться галактики и скопления галактик».
Авторы не исключают наличия карликовых галактик вокруг 3C 297, но их присутствие все равно не объясняет отсутствие более крупных галактик, таких как Млечный Путь. В качестве ближайшего примера можно привести M87 в скоплении Девы, которая на протяжении миллиардов лет имеет крупных галактических спутников. Однако 3C 297 проведет миллиарды лет, по сути, в одиночестве.
Результаты нового исследования опубликованы в январском номере журнала The Astrophysical Journal за 2023 год.
Ссылка: «Powerful Yet Lonely: Is 3C 297 a High-redshift Fossil Group?», Valentina Missaglia, Juan P. Madrid, Mischa Schirmer, Francesco Massaro, Alberto Rodríguez-Ardila, Carlos J. Donzelli, Martell Valencia, Alessandro Paggi, Ralph P. Kraft Chiara Stuardi and Belinda J. Wilkes, 14 December 2022, The Astrophysical Journal . DOI: 10.3847/1538-4365/ac9f3e
Программой «Чандра» руководит Центр космических полетов имени Маршалла НАСА. Управление научными операциями из Кембриджа (штат Массачусетс) и полетами из Берлингтона (штат Массачусетс) осуществляет Смитсоновский астрофизический центр рентгеновской обсерватории «Чандра».
