Столкновение скопления галактик Титаника в ранней Вселенной бросает вызов стандартной космологии


Фото из открытых источников
Столкновение двух массивных скоплений галактик, когда Вселенная была вдвое моложе своего нынешнего возраста, не должно было произойти согласно стандартной теории космологии, говорится в новом исследовании международной группы астрономов, в том числе физика из Университета Сент-Эндрюс.
 
Согласно стандартной модели космологии лямбда-холодной темной материи (ΛCDM), галактики сначала формируются и только потом объединяются в более крупные скопления галактик. Таким образом, скоплениям галактик должно пройти много времени, чтобы появиться на космической сцене. Новое исследование, опубликованное в The Astrophysical Journal, бросает вызов этому, показывая, что два чрезвычайно больших скопления галактик столкнулись на очень высокой скорости, когда возраст Вселенной составлял лишь половину ее нынешнего возраста.
 
Рассматриваемая пара скоплений известна как Эль-Гордо, что в переводе с испанского означает «Толстяк». Это подходящее название, учитывая, что ее масса примерно в 2000 триллионов раз больше солнечной (2, за которой следуют пятнадцать нулей). В новом исследовании используется обновленная оценка его массы, которая является гораздо более точной. Это устраняет главный источник неопределенности в более раннем исследовании тех же авторов о том, насколько проблематичен Эль-Гордо для ΛCDM (Lambda-Cold Dark Matter).
 
Масса была оценена с использованием отклонения света от фоновых галактик, форма которых кажется искаженной из-за гравитационного притяжения Эль-Гордо — что-то вроде увеличительного стекла. Эта «слабая линзирующая» масса была получена с помощью космического телескопа Хаббл, но согласуется с более поздними результатами космического телескопа Джеймса Уэбба и другими исследованиями с использованием других методов. Теперь масса имеет скромную неопределенность в 10%.
 
Исследование, проведенное Еленой Асенсио, доктором философии. Студент Боннского университета использовал ранее опубликованные подробные модели взаимодействия, чтобы оценить скорость, с которой столкнулись кластеры. Затем авторы просмотрели менее детальное космологическое моделирование ΛCDM, охватывающее очень большой объем, в поисках моделируемых пар скоплений.
 
Целью было подсчитать, сколько из них в общих чертах аналогичны тому, каким был Эль-Гордо незадолго до столкновения. Это было сделано с помощью инновационного метода «световой конусной томографии», который предполагает, что более удаленные объекты можно увидеть в более далёком прошлом, когда структура была меньше.
 
Результаты показали, что напряжение в ΛCDM очень велико при любой вероятной скорости столкновения. Более того, остающаяся неопределенность в массе Эль-Гордо уже не играет существенной роли.
 
Елена сказала: «Результаты нашего предыдущего исследования были подвергнуты сомнению некоторыми учеными после того, как была опубликована обновленная оценка массы Эль-Гордо, и они оказались немного ниже. Это действительно снижает напряжение с ΛCDM, но все еще очень важно для любой вероятной скорости столкновения. Сотни детальных симуляций показывают, что Эль-Гордо не может выглядеть так, как на фотографиях, с гораздо меньшей скоростью столкновения, которая вполне вероятно может возникнуть в ΛCDM».
 
Хотя можно получить симуляцию, похожую на Эль-Гордо, с более быстрым столкновением, в ΛCDM такое событие слишком редко. Это потому, что было бы очень необычно найти два таких массивных скопления на расстоянии досягаемости на таком раннем этапе космической истории. Требование, чтобы они направлялись друг к другу на высокой скорости, повышает доверие. Новое исследование и более точное измерение массы могут привести к увеличению усилий по моделированию Эль-Гордо, чтобы лучше понять этот загадочный объект.
 
Эль-Гордо — не единственный пример столкновения кластеров, противоречащего ΛCDM. Доктор Индранил Баник из Школы физики и астрономии в Сент-Эндрюсе, который разработал статистический анализ, использованный в этом проекте, сказал: «Скопление Пуля — это еще один пример высокоэнергетического столкновения двух скоплений галактик, хотя и в более позднюю эпоху. В сочетании с Эль-Гордо ситуация для ΛCDM становится еще хуже. И еще несколько примеров известны и упоминаются в нашем исследовании».
 
Есть также несколько исследований, показывающих, что отдельные галактики, по-видимому, формируются в ΛCDM гораздо быстрее, чем ожидалось, во многом благодаря недавним данным Джеймса Уэбба. О более широком контексте результатов Эль-Гордо Павел Крупа, профессор Боннского университета и Карлова университета в Праге, сказал: «В настоящее время имеется много свидетельств того, что формирование структур во Вселенной в ΛCDM происходило быстрее, чем ожидалось. в настоящее время изучает другие доказательства этого».