Это крайне редкое явление в Местной Вселенной
Китайские астрономы при помощи космической рентгеновской обсерватории Einstein Probe обнаружили уникальную систему из шести сливающихся воедино галактик в центре скопления галактик WHY J050106.2+013714. Крайне редкое в Местной Вселенной явление приведет к формированию очень массивной ярчайшей галактики скопления в будущем. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.
Скопления галактик представляют собой крупнейшие гравитационно связанные системы во Вселенной и могут включать в себя от нескольких десятков до тысяч галактик. В их центрах часто обнаруживаются очень крупные системы, чаще всего эллиптические, называемые ярчайшими галактиками скопления. Считается, что за их формирование ответственны события слияния: галактики склонны мигрировать к центру скопления из-за динамического трения, где в итоге поглощаются центральной галактикой. Однако до сих пор неясно, какие именно слияния играют доминирующую роль в росте ярчайшей галактики скопления: крупные (с малым отношением масс галактик) или мелкие (с большим отношением масс). Связь между процессами образования систем сливающихся галактик в центре скопления и стадиями эволюции скопления к настоящему моменту тоже плохо изучена.
Группа астрономов во главе с Вэнем Чжунлю (Zhonglue Wen) из Национальной астрономической обсерватории Китайской академии наук сообщила об обнаружении системы из шести сливающихся галактик в центре скопления галактик WHY J050106.2+013714. Первоначально скопление обнаружено в 2018 году на основе данных из ряда обзоров неба, в текущей работе оно выбрано для подробного изучения в рентгеновском диапазоне при помощи телескопа FXT, установленного на космической обсерватории Einstein Probe. Ученые использовали и оптические данные из обзоров DESI Legacy Surveys.
WHY J050106.2.+013714 характеризуется красным смещением 0,151, радиусом r500 около 3,359 миллионов световых лет и массой M500 около 1014,5 масс Солнца. В пределах этого радиуса найдено 64 кандидата в галактики-члены скопления, чьи звездные массы больше 1010 масс Солнца.
Для определения радиуса скопления можно использовать несколько параметров, один из них — r500. Он означает радиус, в пределах которого средняя плотность скопления в 500 раз превышает критическую плотность Вселенной на красном смещении скопления (плотность массы во Вселенной, при которой она остается плоской). В этом случае M500 — общая масса скопления, заключенная внутри этого радиуса.
В ядре скопления наблюдается уникальная компактная система из шести галактик, причем пять из них обладают звездной массой не менее чем в 1011 масс Солнца. Если все они сольются воедино, то возникшая ярчайшая галактика скопления будет обладать массой около 1,16 × 1012 масс Солнца, что на пару порядков больше, чем звездная масса Млечного Пути.
Измеренная рентгеновская светимость скопления и температура горячего газа внутри него говорят о том, что скопление динамически молодое и пережило гравитационные возмущения. В пользу того, что в центре скопления идет слияние галактик, говорит и четко обнаруженная область диффузного свечения внутри скопления с максимальной проекционной протяженностью около тысячи световых лет. Она состоит из излучения звезд, оторванных от своих галактик, суммарная масса всех этих светил оценивается в 5,7 × 1011 масс Солнца.
Исследователи рассчитали, насколько редким может быть событие слияние шести галактик в центре скопления галактик — для этого они проанализировали выборку из более чем 52 тысяч скоплений галактик с красными смещениями менее 0,2 из обзоров DESI Legacy. Оказалось, что можно выделить около 2233 двойных слияний в центрах скоплений, 70 тройных и лишь 12 четверных слияний, причем не для всех из этих случаев однозначно подтвержден процесс слияния галактик, а не позиционное выравнивание галактик с точки зрения земного наблюдателя. Таким образом, WHY J050106.2.+013714 — исключительно редкое явление в Местной Вселенной.
В ранней Вселенной взаимодействия и слияния галактик в протоскоплениях были гораздо более частым явлением, чем в более поздние эпохи — самое далекое подобное событие из известных произошло, когда возраст Вселенной составлял всего несколько сотен миллионов лет.