Астрономы обнаружили самый удалённый из известных на сегодня фрагментов космической паутины — гигантской сети из галактик, их скоплений, газа, пыли и тёмной материи, которая пронизывает всю Вселенную и считается самой крупной космической структурой. Наблюдения с помощью камеры Dark Energy Camera на телескопе имени Виктора Бланко в Чили позволили рассмотреть объект таким, каким он был около 12 миллиардов лет назад. Речь идёт о протосверхскоплении галактик COSMOS-z3.1-A — рыхлом собрании галактик, которые со временем объединились в связанную гравитацией структуру.
Внутри этого молодого протосверхскопления учёные выделили десять плотных групп галактик, существовавших, когда Вселенной было всего несколько миллиардов лет. Эти группы формировали собственные скопления, прежде чем слиться в более крупное образование. Исследование таких первичных структур даёт астрономам возможность по-новому взглянуть на то, как складывались современные галактические системы миллиарды лет назад. Руководила работой Вандана Рамакришнан, аспирантка Университета Пердью, которая вместе с коллегами использовала данные обзора для изучения ранних условий в скоплениях галактик.
«С помощью этого проекта мы надеемся понять рост массивных структур во Вселенной и то, как они влияют на эволюцию галактик внутри них, — заявила Рамакришнан. — Мы также хотим лучше разобраться в том, как эти протоскопления связаны с более крупной космической паутиной». Данные для открытия были получены в ходе обзора ODIN (One-hundred-deg2 DECam Imaging in Narrowbands), который проводился в течение 100 ночей за три года. Он позволил сделать одни из самых глубоких снимков южного неба и выявить 150 очень далёких протоскоплений, сформировавшихся в первые три миллиарда лет космической истории.
Связь между древними протоскоплениями и современными сверхскоплениями астрономы изучают уже давно. По словам астронома Эрика Гавизера из Ратгерского университета, понимание этой связи важно для общей картины космической эволюции. «Когда мы смотрим на скопления галактик в ближней Вселенной, мы видим готовый продукт, — сказал он. — Эта далёкая структура возвращает нас к гораздо более раннему этапу, когда отдельные части ещё только собирались вместе. Она позволяет изучать, как Вселенная строила структуры в самых крупных масштабах».
Данные обзора ODIN также показали, что COSMOS-z3.1-A является редким протосверхскоплением с массой примерно в 5000 раз больше массы Млечного Пути. Это очень крупная структура для столь раннего времени. «COSMOS-z3.1-A представляет собой самые экстремальные, самые переуплотнённые области Вселенной, — отметила Рамакришнан. — Мы считаем, что таких объектов должно быть меньше одного на каждые 10 000 скоплений галактик». Гавизер указал, что находка подобных редких ранних протоскоплений подтверждает идею иерархического развития структур Вселенной — снизу вверх.
Трёхмерные карты этих скоплений, построенные по данным ODIN, показали, что древние структуры в основном комковатые и неправильной формы. Кроме того, они располагаются на пересечениях нескольких нитей космической паутины. По мнению научной группы, такая комковатая подструктура служит сильным доводом в пользу того, что Вселенная строилась снизу вверх. Со временем эти сгустки сольются, и протоскопления превратятся в скопления, похожие на те, что наблюдаются в современной, локальной Вселенной, — они имеют гораздо более округлую форму. Скопления галактик являются крупнейшими отдельными структурами Вселенной: каждое из них может содержать сотни тысяч галактик, растянувшихся на миллионы световых лет. Например, сверхскопление Девы, включающее скопление Девы и нашу Местную группу, простирается почти на 150 миллионов световых лет и само входит в более крупный фрагмент космической паутины — сверхскопление Ланиакея. В наблюдаемой Вселенной известно около 10 миллионов сверхскоплений. Будущие обзоры с помощью обсерватории имени Веры Рубин должны принести новые открытия, подобные COSMOS-z3.1-A, что позволит лучше понять эволюцию сверхскоплений галактик с самых ранних эпох космоса.