Астрономи виявили несподівано гарячий газ у віддаленому скупченні галактик, яке утворилося лише через 1,4 мільярда років після Великого вибуху. Це відкриття, зроблене за допомогою великого міліметрового/субміліметрового масиву Atacama (ALMA), кидає виклик існуючим моделям формування та еволюції скупчень галактик у ранньому Всесвіті. Протокластер, позначений як SPT2349-56, розташований приблизно за 12,4 мільярдів світлових років від нас, тобто ми бачимо його таким, яким він був, коли космос становив лише одну десяту свого нинішнього віку.
Несподівана спека
Спостереження показують надзвичайно гарячу атмосферу, що оточує ядро скупчення, яке містить кілька надмасивних чорних дір, що активно поглинають організм, і понад 30 галактик, у яких відбувається інтенсивне зореутворення. Ці галактики виробляють зірки зі швидкістю в 1000 разів швидше, ніж наш Чумацький Шлях, і все це в просторі, що лише втричі більший.
«Ми не очікували побачити таку гарячу атмосферу скупчення на такому ранньому етапі космічної історії», — пояснює Дажі Чжоу, аспірант Університету Британської Колумбії. Раніше вчені припускали, що ранні скупчення галактик були занадто молодими, щоб мати повністю розвинену гарячу стабільну атмосферу.
Тепловий ефект Сюняєва-Зельдовича
Прорив стався завдяки використанню теплового ефекту Сюняєва-Зельдовича (tSZ), методу, який виявляє слабку тінь, відкинуту гарячими електронами в скупченнях галактик на післясвіті Великого вибуху – космічному мікрохвильовому фоні. Цей непрямий метод дозволив астрономам скласти карту гарячого газу без необхідності спостерігати світло, що випромінюється безпосередньо від нього.
Наслідки для формування кластерів
Відкриття свідчить про те, що масивні скупчення можуть утворюватися швидше та сильніше, ніж вважалося раніше, з потужними викидами надмасивних чорних дір, які вводять величезну енергію в навколишній газ. Дослідження показує, що ці енергетичні процеси в поєднанні з інтенсивною зоряною активністю можуть швидко перегріти внутрішньокластерний газ у молодих скупченнях.
Цей перегрів, ймовірно, є критичним кроком у перетворенні цих ранніх холодних скупчень у великі гарячі структури, які спостерігаються сьогодні. Існуючі моделі еволюції галактик і скупчень, можливо, доведеться переглянути, щоб врахувати цей прискорений процес нагрівання.
Нова лабораторія космічної еволюції
SPT2349-56 представляє унікальну можливість вивчити найраніші стадії формування кластерів. Співіснування швидкого зореутворення, енергетичних чорних дір і перегрітої атмосфери в такому молодому компактному скупченні є безпрецедентним.
«SPT2349-56 — це дуже дивна та захоплююча лабораторія, — підкреслює Чжоу. «Між цією бурхливою ранньою стадією та спокійнішими скупченнями, які ми бачимо пізніше, є величезний розрив у спостереженнях». Картування того, як ці атмосфери еволюціонують з часом, стане ключовим напрямком майбутніх досліджень.
Результати, опубліковані в журналі Nature 5 січня 2026 року (doi: 10.1038/s41586-025-09901-3), розширюють межі того, що астрономи можуть вивчати в ранньому Всесвіті, і відкривають нові питання про взаємодію між надмасивними чорними дірами, формування галактик і еволюцію космічних структур. Найдавніше пряме виявлення гарячого скупченого газу з усіх зареєстрованих змушує вчених переглянути послідовність і швидкість еволюції скупчень галактик.
