Астрономы обнаружили неожиданно горячий газ в далёком, формирующемся галактическом кластере всего через 1,4 миллиарда лет после Большого взрыва. Это открытие, сделанное с помощью Атакамской большой миллиметровой/субмиллиметровой матрицы (ALMA), ставит под сомнение существующие модели формирования и эволюции галактических кластеров в ранней Вселенной. Протокластер, обозначенный как SPT2349-56, находится на расстоянии примерно 12,4 миллиарда световых лет, то есть мы наблюдаем его таким, каким он был, когда космосу было всего лишь одна десятая от его нынешнего возраста.
Неожиданный Жар
Наблюдения показывают чрезвычайно нагретую атмосферу, окружающую ядро кластера, которое содержит несколько активно поглощающих сверхмассивных чёрных дыр и более 30 галактик, испытывающих интенсивное звёздообразование. Эти галактики рождают звёзды со скоростью до 1000 раз быстрее, чем наш Млечный Путь, и всё это умещается в пространстве всего в три раза большем.
«Мы не ожидали увидеть такую горячую атмосферу кластера так рано в космической истории», — объясняет Дачжи Чжоу, аспирант Университета Британской Колумбии. До этого учёные предполагали, что ранние галактические кластеры слишком молоды, чтобы иметь полностью развитые горячие, стабильные атмосферы.
Тепловой Эффект Сюняева-Зельдовича
Прорыв произошёл благодаря использованию теплового эффекта Сюняева-Зельдовича (tSZ), техники, которая обнаруживает слабую тень, отбрасываемую горячими электронами в галактических кластерах на послесвечение Большого взрыва — космический микроволновый фон. Этот косвенный метод позволил астрономам картировать горячий газ, не нуждаясь в наблюдении света, испускаемого непосредственно из него.
Последствия для Формирования Кластеров
Открытие предполагает, что массивные кластеры могут формироваться быстрее и более бурно, чем считалось ранее, с мощными выбросами от сверхмассивных чёрных дыр, впрыскивающих огромную энергию в окружающий газ. Исследование предполагает, что эти энергетические процессы в сочетании с интенсивной звёздной активностью могут быстро перегреть внутрикластерный газ в молодых кластерах.
Этот перегрев, вероятно, является критическим шагом в превращении этих ранних, прохладных кластеров в обширные горячие структуры, наблюдаемые сегодня. Существующие модели эволюции галактик и кластеров могут потребовать пересмотра с учётом этого ускоренного процесса нагрева.
Новая Лаборатория для Космической Эволюции
SPT2349-56 представляет собой уникальную возможность изучить самые ранние стадии формирования кластеров. Сосуществование быстрого звёздообразования, энергичных чёрных дыр и перегретой атмосферы в таком молодом, компактном кластере беспрецедентно.
«SPT2349-56 — это очень странная и захватывающая лаборатория», — подчёркивает Чжоу. «Существует огромный пробел в наблюдениях между этой бурной ранней стадией и более спокойными кластерами, которые мы видим позже». Картирование того, как эти атмосферы развиваются со временем, станет ключевым направлением будущих исследований.
Результаты, опубликованные в журнале Nature 5 января 2026 года (doi: 10.1038/s41586-025-09901-3), расширяют границы того, что астрономы могут изучать в ранней Вселенной, и открывают новые вопросы о взаимодействии между сверхмассивными чёрными дырами, формированием галактик и эволюцией космических структур. Самое раннее прямое обнаружение горячего кластерного газа, когда-либо зарегистрированное, заставляет учёных переосмыслить последовательность и скорость эволюции галактических кластеров.
