Астрономы реконструировали масштабное объединение скоплений галактик

Интернациональная группа астрофизиков восстановила историю развития массивного скопления галактик Abell 2744.

Abell 2744, расположенное на красном смещении z = 0,308 (наблюдая его, мы смотрим в прошлое, отстоящее от нас на 3,5 млрд лет), образовалось в результате слияния нескольких скоплений. Вклад галактик в общую массу Abell 2744 невелик, а основная её часть — около 95% — приходится на горячий газ (ему достаётся примерно 20%), излучающий в рентгеновском диапазоне, и тёмную материю. Из-за этого объединяющиеся скопления называют природными лабораториями по изучению свойств тёмной материи и особенностей взаимодействия её частиц. Примером такой «лаборатории» служит аналогичное Abell 2744 скопление 1E 0657-56: так как центры рентгеновской светимости и максимумы поверхностной плотности в нём чётко отделены друг от друга, можно заключить, что столкновение должно было совершенно по-разному влиять на барионный газ и небарионную материю.

Чтобы реконструировать эволюцию скопления, необходимо составить его точную карту. Распределение массы в нём авторы оценивали по методике гравитационного линзирования, отмечая искажённые под влиянием Abell 2744 образы галактик, находящихся на заднем плане. Сильное линзирование, при котором искажения становятся легко различимыми, а на снимках может появиться несколько изображений одного и того же удалённого объекта, было зарегистрировано для 11 галактик, сфотографированных камерой ACS космического телескопа «Хаббл». Эти сведения были дополнены данными по слабому гравитационному линзированию, собранными «Хабблом», «Очень большим телескопом» и 8,2-метровым телескопом «Субару».

Как выяснилось, на карте поверхностной плотности в пределах Abell 2744 можно выделить четыре обособленные структуры. Эти кластеры — основной (core), северо-западный (NW), западный (W) и северный (N) — обозначены на рисунке ниже, причём их масса равна 2,2, 1,1, 1,1 и 0,8•10¹⁴ солнечных соответственно.

Схема расположения газа и геометрические параметры столкновения, которое сформировало Abell 2744, были определены по результатам рентгеновских наблюдений, выполненных космической обсерваторией «Чандра». Обработка информации показала, что северный и основной кластеры находятся рядом с горячим газом, тогда как в северо-западной подструктуре тёмная материя, газ и галактики отделены друг от друга.

Рассмотрев все имеющиеся данные, учёные составили сложный сценарий образования Abell 2744, учитывающий два объединения, происходивших (по времени скопления) 0,12–0,15 млрд лет назад. Основными участниками первого взаимодействия стали кластеры N и W, а во втором процессе, который разворачивался в перпендикулярном направлении, встретились, вероятно, сразу три подструктуры: core, NW1 и NW2. Газовая часть NW1 и NW2 должна была «опередить» в своём движении связанную с ней тёмную материю, как это и случилось в скоплении 1E 0657-56. Следствием этого стало образование отдельных барионного и «тёмного» компонентов северо-западного кластера.