Призрачный свет бездомных звезд мерцал даже в ранней Вселенной
В космосе гораздо больше, чем кажется на первый взгляд.
В редких пропастях, которые зияют между галактиками, гравитационно связанными в огромные скопления, одинокие звезды блуждают в одиночестве, как космические ронины, неуместные и без ограничений.
Мы не знаем, откуда взялись эти звезды. Их выгнали из принимающих галактик? Или они всегда были там, формируясь в одиночестве во тьме?
Чтобы найти ответы, космический телескоп Хаббл изучил 10 галактических скоплений, свет которых путешествовал целых 10 миллиардов лет, чтобы достичь нас. А наблюдения показали, что слабый рассеянный свет одиноких звезд мерцал во внутрископительном пространстве в ранней Вселенной; эти звезды уже очень давно блуждают в одиночестве.
«Это означает, что эти звезды уже были бездомными на ранних стадиях формирования скопления», — говорит астроном Джеймс Джи из Университета Йонсей в Южной Корее.
Это исключает недавние гравитационные взаимодействия, выбрасывающие галактические звезды из их домов в межгалактическое пространство.
Скопления галактик представляют собой динамическую среду, состоящую из сотен тысяч галактик, объединенных гравитацией. В таких условиях высокой плотности галактики сталкиваются и сливаются с большей скоростью, их гравитационные танцы вытягивают длинные потоки материала до того, как произойдет окончательное слияние.
Разреженный газ между галактиками в скоплении, называемый внутрикластерным среда, может также вызвать сопротивление, которое вырывает материал (и звезды) из галактики, когда она вращается вокруг центра скопления.
Различные ситуации внутри галактик, такие как искривленные сверхновые и гравитационные взаимодействия трех тел с участием черной дыры. — может привести к тому, что звезды будут выброшены в межзвездное пространство с галактическими скоростями убегания. Маловероятно, что это объясняет свет внутри скопления, поскольку ожидается, что эти сценарии будут происходить независимо от членства в галактическом скоплении.
Таким образом, есть три возможных источника происхождения блуждающих звезд внутри скопления: слияние, разделение или звезды уже были там. когда формировалось скопление.
Мы знаем, что сопротивление среды внутри скопления не может быть причиной, обнаружили Джи и его коллега, астроном Хёнджин Джу из Университета Йонсей. Это связано с тем, что со временем все больше и больше звезд будет вытягиваться из галактик во внутрикластерное пространство, увеличивая долю внутрикластерного света.
Однако на протяжении всей истории Вселенной, вплоть до 10 миллиардов лет назад, внутрикластерный свет остается устойчивым. Исследователям не удалось найти доказательств усиливающегося свечения.
«Мы точно не знаем, что сделало [звезды] бездомными. Современные теории не могут объяснить наши результаты, но каким-то образом они были произведены в больших количествах в ранней Вселенной», — говорит Джи. «В первые годы своего формирования галактики могли быть довольно маленькими, и они довольно легко теряли звезды из-за более слабого гравитационного захвата».
Скорее, говорит команда, их результаты показывают, что доминирующий источник внутрикластерного света это либо рост в тандеме с образованием и ростом самых ярких галактик в скоплении, когда скопление еще формировалось, либо за счет включения блуждающих звезд, которые просто плавали вокруг, когда скопление собиралось вместе.
Это важно, потому что свет внутри скопления может помочь составить карту невидимой темной материи, помогающей связать скопление вместе. Если бы слияние галактик произошло недавно, звезды, выброшенные во время этого разрушительного процесса, не успели бы рассеяться в пространстве скопления, и поэтому свет не смог бы точно отразить распределение темной материи.
Блуждающие звезды. однако, которые были вокруг с самых первых дней скопления, будут распределены гораздо более равномерно.
«Если мы выясним происхождение звезд внутри скопления, это поможет нам понять историю сборки всего скопления галактик, и они могут служить видимыми следами темной материи, окружающей скопление», — говорит Джу.
Природа и роль темной материи во Вселенной до сих пор остаются гигантскими тайнами; картирование призрачного света между галактиками может помочь нам решить их.
Исследование опубликовано в Nature.
