Мы увидели будущего космического гиганта таким, каким он был 12 млрд лет назад.
— Такие находки напоминают: у Вселенной тоже было детство, шумное и неровное.
Космическая паутина
Земля — крошечный мир внутри Млечного Пути, а наша галактика вплетена в огромную Космическую паутину. Её нити состоят из галактик, их скоплений, газа, пыли и тёмной материи; они тянутся через всю Вселенную и образуют крупнейшие известные нам структуры.
Это похоже на карту дорог ночью: отдельные огни кажутся разрозненными, но издалека складываются в целую сеть. Всё больше мощных телескопов помогают астрономам добраться до её самых ранних «узлов».
Что с этим делать: помнить, что даже привычное небо над головой — часть системы немыслимого масштаба.
Десять узлов в молодой Вселенной
В данных обзора Dark Energy Camera на телескопе Виктора М. Бланко в Чили исследователи нашли COSMOS-z3.1-A — самый далёкий из известных фрагментов галактической структуры, прото-сверхскопление. Свет от него шёл к нам около 12 миллиардов лет: мы видим эпоху, когда рыхлая группа галактик ещё только собиралась стать гравитационно связанным сверхскоплением.
Тогда Вселенной было всего несколько миллиардов лет. Внутри COSMOS-z3.1-A насчитали 10 плотных групп галактик: каждая начинала строить собственное скопление, а затем все эти части должны были объединиться в более крупную систему.
Как если бы десять маленьких ручьёв ещё не стали одной рекой, но уже текут в общем направлении.
Что с этим делать: не путать такую структуру с готовым скоплением — перед нами именно ранняя, незавершённая сборка.
Сто ночей ради древнего света
Открытие стало возможным благодаря ODIN — One-hundred-deg2 DECam Imaging in Narrowbands. Наблюдения длились 100 ночей и растянулись на три года. В итоге получились одни из самых глубоких снимков южного полушария неба, на которых проступили ранние стадии рождения галактических скоплений.
По этим данным команда выделила 150 очень далёких протоскоплений, возникших в первые три миллиарда лет космической истории. Такие объекты позволяют проследить не только судьбу галактик и их объединений, но и то, как они помогали собирать Космическую паутину.
Это похоже на старую фотографию строящегося города: по нескольким улицам и фундаментам можно понять, каким станет весь район.
Что с этим делать: ценить терпение наблюдений — иногда один космический вывод требует нескольких лет ночной работы.
Редкость в пять тысяч Млечных Путей
COSMOS-z3.1-A примерно в 5000 раз массивнее Млечного Пути. Для настолько ранней эпохи это по-настоящему крупная и редкая находка: по оценке авторов, на каждые 10 000 скоплений галактик приходится менее одного подобного объекта.
В трёхмерных картах ODIN древние протоскопления выглядят комковатыми и неправильными. Они часто лежат там, где пересекаются несколько нитей Космической паутины. Со временем эти сгустки будут сжиматься и превращаться в более округлые скопления, знакомые астрономам в близкой Вселенной.
Как снежный ком, который начинается с неровных маленьких комков, а в движении становится плотнее и цельнее.
Что с этим делать: смотреть на «неровность» как на важную улику — она показывает, что крупные структуры росли снизу вверх.
От водорода к сверхскоплениям
Картина иерархического роста выглядит так: ранняя Вселенная была горячим «супом» из протонов, позже они объединились в молекулы водорода. Под влиянием тёмной материи водород стекался в более плотные области. Там загорались первые звёзды и формировались первые галактики; затем гравитация собирала галактики в скопления и сверхскопления.
Скопления удерживают гравитацией тысячи галактик и растягиваются на миллионы световых лет. В них сосредоточена большая доля обнаружимой по гравитационному влиянию тёмной материи. Сверхскопления могут включать сотни тысяч галактик.
Например, сверхскопление Девы, куда входят скопление Девы и наша Местная группа, простирается почти на 150 миллионов световых лет. Оно входит в ещё более крупный участок сети — сверхскопление Ланиакея. Во наблюдаемой Вселенной известно около 10 миллионов сверхскоплений.
Это как собирать дом: сначала отдельные кирпичи, потом стены, кварталы и целый город.
Что с этим делать: ждать новых наблюдений обсерватории Веры К. Рубин — они помогут точнее восстановить путь сверхскоплений от первых эпох космоса до наших дней.
COSMOS-z3.1-A показывает Вселенную не в готовом виде, а в момент сборки. И в этих неровных древних узлах уже угадывается сеть, частью которой остаётся Млечный Путь.