Астрономы обнаружили одну из крупнейших вращающихся структур среди когда-либо найденных во Вселенной

Обнаружена группа вращающихся галактик, образующих очень тонкую удлиненную структуру, которая сама встроена в гигантский вращающийся филамент космической паутины. Результаты этого открытия были опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, рассказывают в Оксфордском университете. Космические филаменты — это самые большие известные структуры во Вселенной: огромные нитевидные образования из галактик и темной материи, формирующие космические каркасы. Они также выполняют роль «магистралей», по которым материя и импульс поступают в галактики. Близко расположенные к нам филаменты с большим количеством галактик, которые вращаются в одном направлении, и где вся структура, как представляется, вращается, являются идеальными системами для исследования того, как галактики приобрели собственное вращение и газ, которые они имеют сегодня. Они также могут дать возможность проверить теории о том, как космическое вращение нарастает в течение десятков миллионов световых лет.

На иллюстрации изображено вращение нейтрального водорода (справа) в галактиках, расположенных в расширенном филаменте (посередине), где галактики демонстрируют согласованное вращение, прослеживаемое до крупномасштабной космической паутины (слева). Credit: Lyla Jung

В новом исследовании ученые нашли 14 богатых водородом галактик, расположенных в 140 млн световых лет от нас в виде тонкой, вытянутой линии длиной около 5,5 млн световых лет и шириной 117 000 световых лет. Эта структура находится внутри гораздо более крупного космического филамента, содержащего более 280 других галактик и имеющего длину примерно 50 миллионов световых лет. Примечательно, что многие из этих галактик, по-видимому, вращаются в том же направлении, что и сам филамент, — гораздо больше, чем если бы направление вращения галактик было случайным. Это ставит под сомнение современные модели и свидетельствует о том, что космические структуры могут влиять на вращение галактик сильнее или дольше, чем считалось ранее.

Исследователи обнаружили, что галактики по обе стороны хребта филамента движутся в противоположных направлениях, что свидетельствует о вращении всей структуры. Используя модели динамики филаментов, они определили скорость вращения в 110 км/с и оценили радиус плотной центральной области филамента в примерно 50 килопарсеков (около 163 000 световых лет).

Соавтор исследования доктор Лайла Юнг из Оксфордского университета указала, что исключительность этой структуры заключается не только в ее размерах, но также в сочетании выравнивания вращения галактик и вращательного движения структуры.

«Ее можно сравнить с аттракционом «чашки» в парке развлечений. Каждая галактика похожа на вращающуюся чашку, но вся платформа — космический филамент — также вращается. Это двойное движение дает нам редкое представление о том, как галактики получают свой оборот от более крупных структур, в которых они существуют», — отметила д-р Юнг.

Филамент кажется молодой, относительно ненарушенной структурой. Большое количество богатых газом галактик и низкое внутреннее движение — так называемое «динамически холодное» состояние — свидетельствуют о том, что он все еще находится на ранней стадии развития. Поскольку водород является сырьем для звездообразования, галактики с богатым содержанием водорода активно собирают или удерживают топливо для образования звезд. Поэтому изучение этих галактик может дать представление о ранних или текущих стадиях эволюции галактик.

Галактики, богатые водородом, также являются отличными индикаторами потока газа вдоль космических филаментов. Поскольку атомарный водород легче нарушается движением, его присутствие помогает выявить, как газ проходит через филаменты в галактики, давая подсказки о том, как угловой момент проходит через космическую паутину, влияя на морфологию галактик, вращение и образование звезд.

Это открытие также может пригодиться в будущих попытках моделирования внутреннего выравнивания галактик, что является потенциальным фактором, который может повлиять на результаты будущих исследований слабого линзирования в космологии, проводимых в рамках миссии Европейского космического агентства «Эвклид» и обсерватории Веры Рубин в Чили.

Соавтор исследования доктор Мадалина Тудораче (Кембриджский университет / Оксфордский университет) добавила: «Этот филамент является ископаемым свидетельством космических потоков. Он помогает нам составить представление о том, как галактики приобретают вращение и растут со временем».

Для обнаружения группы вращающихся галактик астрономы использовали данные южноафриканского радиотелескопа MeerKAT, одного из самых мощных телескопов в мире, состоящего из массива 64 взаимосвязанных спутниковых антенн. Чтобы обнаружить космический филамент, который демонстрирует как когерентное выравнивание вращения галактик, так и вращение массы, это было совмещено с оптическими наблюдениями от Спектроскопического инструмента темной энергии (DESI) и Слоановского цифрового обзора неба (SDSS).

В исследовании также участвовали ученые из Кембриджского университета, Университета Западного Кейпа, Университета Родса, Южноафриканской радиоастрономической обсерватории, Университета Хартфордшира, Бристольского университета, Эдинбургского университета и Кейптаунского университета.