Հսկայական բախում տիեզերքում. Մութ մատերիան 5 միլիարդ տարի առաջ ցնցել է Պերսեուսի կլաստերը

Սեղմեք ԱՅՍՏԵՂ, լրացրեք օնլայն հայտը և մոռացեք հոսանքի վարձի մասին

Հարավային Կորեայի և ԱՄՆ-ի աստղագետները բացահայտել են Պերսեուսի կլաստերում՝ Տիեզերքի խոշորագույն կառույցներից մեկում, տեղի ունեցած հնագույն աղետի գաղտնիքը: Nature Astronomy-ում հրապարակված հետազոտությունը ցույց է տալիս, որ մոտ 5 միլիարդ տարի առաջ 200 տրիլիոն Արևի զանգված ունեցող մութ մատերիայի կուտակում բախվել է կլաստերին՝ թողնելով հետքեր, որոնք գիտնականները կարողացել են հայտնաբերել միայն հիմա: Այս բացահայտումը փոխում է գալակտիկական կլաստերների էվոլյուցիայի և մութ մատերիայի դերի մասին մեր պատկերացումները: Պատմում ենք, թե ինչ է տեղի ունեցել, ինչպես է այն հայտնաբերվել և ինչու է սա կարևոր:

Ի՞նչ է տեղի ունեցել Պերսեուսի կլաստերում

Պերսեուսի կլաստերը, որը գտնվում է Երկրից 240 միլիոն լուսային տարի հեռավորության վրա՝ Պերսեուս համաստեղությունում, հսկայական կառույց է, որը ներառում է հազարավոր գալակտիկաներ, տաք գազ և մութ մատերիա: Նրա զանգվածը համարժեք է 600 տրիլիոն Արևի զանգվածի, ինչը նրան դարձնում է Տիեզերքի ամենամեծ օբյեկտներից մեկը: Երկար ժամանակ աստղագետները կարծում էին, որ կլաստերը կայունացել է միլիարդավոր տարիներ առաջ փոքր կառույցների միաձուլումներից հետո: Սակայն նոր տվյալները ցույց են տվել, որ Պերսեուսը վերապրել է դրամատիկ իրադարձություն:

Մոտ 5 միլիարդ տարի առաջ 200 տրիլիոն Արևի զանգված ունեցող մութ մատերիայի կուտակում բախվել է կլաստերին: Այս բախումը, որի էներգիան համեմատելի է միլիոնավոր գերնորերի հետ, թողել է «կամուրջ»՝ թույլ, բայց չափելի դեֆորմացիա զանգվածի և գազի բաշխման մեջ: Այս կամուրջը, ինչպես նաև գազի և գալակտիկաների կառուցվածքի անոմալիաները, վկայում են վերջերս (տիեզերական չափանիշներով) տեղի ունեցած միաձուլման մասին, որը դեռ ազդում է կլաստերի վրա:

«Մենք վերջապես գտանք խճանկարի բացակայող կտորը: Պերսեուսում գազի պտույտները և գալակտիկաների տարօրինակ ձևերը այժմ բացատրվում են այս վիթխարի բախմամբ», - հայտարարել է հետազոտության հեղինակներից մեկը՝ դոկտոր Ջեյմս Ջին:

Ինչպե՞ս է սա հայտնաբերվել

Թիմն օգտագործել է դիտարկումների և մոդելավորման առաջադեմ մեթոդներ.

• Գրավիտացիոն լինզավորում. Մութ մատերիան չի ճառագայում և չի կլանում լույսը, բայց նրա գրավիտացիան ծռում է տարածությունը՝ աղավաղելով հեռավոր գալակտիկաներից եկող լույսը: Վերլուծելով այդ աղավաղումները Hubble և Euclid աստղադիտակների օգնությամբ՝ գիտնականները կառուցել են Պերսեուսում զանգվածի բաշխման քարտեզ: Նրանք նկատել են անոմալ «կամուրջ»՝ բարձր խտության տարածք, որը կապում է կլաստերի երկու մասերը:
• Ռենտգենային դիտարկումներ. Chandra աստղադիտակը բացահայտել է պտույտներ և հարվածային ալիքներ կլաստերի տաք գազում (մինչև 80 միլիոն °C ջերմաստիճանով): Այդ կառուցվածքները վկայում էին վերջերս տեղի ունեցած բախման մասին:
• Հաշվողական մոդելավորում. Գիտնականները մոդելավորել են կլաստերների միաձուլումը տարբեր զանգվածներով և արագություններով: Մոդելը, որը ներառում էր մութ մատերիայի կուտակման բախումը մոտ 4 միլիոն կմ/ժ արագությամբ, կատարելապես վերարտադրել է դիտարկված անոմալիաները:

Այս մեթոդները հաստատել են, որ բախումը տեղի է ունեցել 5 միլիարդ տարի առաջ, իսկ նրա հետևանքները՝ կամուրջը և պտույտները, պահպանվել են մինչ օրս, քանի որ մութ մատերիան և գազը շարժվում են տարբեր արագություններով՝ թույլ փոխազդեցության պատճառով:

Ինչու՞ է մութ մատերիան կարևոր

Մութ մատերիան կազմում է Տիեզերքի զանգվածի մոտ 27%-ը և առանցքային դեր է խաղում գալակտիկաների և կլաստերների ձևավորման գործում: Այն չի ճառագայում և չի կլանում լույսը, բայց նրա գրավիտացիան ամրացնում է կառույցները, ինչպիսին Պերսեուսն է: Նման բախումները հազվագյուտ հնարավորություն են տալիս ուսումնասիրելու նրա հատկությունները.

• Զանգվածների բաժանում. Միաձուլման ժամանակ մութ մատերիան, որը չի փոխազդում գազի հետ, առաջ է անցել, մինչդեռ գազը դանդաղել է շփման պատճառով: Սա ստեղծել է կամուրջ, որտեղ մութ մատերիան կենտրոնացված է:
• Հատկությունների մասին ակնարկներ. 2014 թվականին Պերսեուսում հայտնաբերված 3.5 կէՎ անոմալիան (ռենտգենային գիծ) կարող է կապված լինել մութ մատերիայի քայքայման հետ: Նոր հետազոտությունը սատարում է վարկածը, որ Պերսեուսում մութ մատերիան ակտիվորեն ազդում է ռենտգենային ճառագայթման վրա:
• Տիեզերական էվոլյուցիա. Բախումները ցույց են տալիս, թե ինչպես է մութ մատերիան ձևավորում «տիեզերական ցանցը»՝ թելերի ցանց, որտեղ առաջանում են գալակտիկաներ:

Այս բացահայտումը համահունչ է այլ միաձուլումների ուսումնասիրություններին, ինչպիսին է Պուլյա կլաստերը (Bullet Cluster), որտեղ մութ մատերիան նույնպես առանձնացել է գազից՝ հաստատելով դրա գոյությունը: Սակայն Պերսեուսն եզակի է իր մասշտաբով և բախման հետքերի պահպանվածությամբ:

Ի՞նչ է սա նշանակում գիտության համար

Բացահայտումը շրջում է կլաստերների դինամիկայի մասին պատկերացումները.

• Վաղ միաձուլումներ. Նախկինում կարծում էին, որ Պերսեուսի նման զանգվածային կլաստերները ձևավորվում են դանդաղ: Նոր տվյալները ցույց են տալիս, որ խոշոր բախումներ տեղի են ունեցել նույնիսկ 5 միլիարդ տարի առաջ, երբ Տիեզերքի տարիքը մոտ 8.8 միլիարդ տարի էր: Սա պահանջում է վերանայել կառույցների ձևավորման մոդելները ΛCDM (ստանդարտ կոսմոլոգիական մոդել) համատեքստում:
• Մութ մատերիան գործողության մեջ. Կամուրջը և անոմալիաները հաստատում են, որ մութ մատերիան վարվում է որպես «ուրվական»՝ անցնելով գազի միջով առանց բախումների, բայց ազդելով գրավիտացիայի վրա: Սա բացառում է որոշ այլընտրանքային տեսություններ, ինչպիսին է ձևափոխված գրավիտացիան (MOND):
• Ապագա հետազոտություններ. Պերսեուսի դիտարկումները հաջորդ սերնդի աստղադիտակներով, ինչպիսիք են «Նենսի Գրեյս Ռոման»-ը (գործարկումը՝ 2027 թ.) և AtLAST-ը, կճշգրտեն մութ մատերիայի հատկությունները:

Համեմատության համար, 2024 թվականին ուսումնասիրված MACS J0018.5+1626 կլաստերում մութ մատերիան նույնպես առանձնացել է գազից բախման ժամանակ, բայց Պերսեուսն ավելի մոտ է (240 մլն լուսային տարի ընդդեմ 5 մլրդ), ինչը նրան դարձնում է իդեալական լաբորատորիա մանրամասն դիտարկումների համար:

Ինչպե՞ս է սա ազդում մեզ վրա

Թեև Պերսեուսում տեղի ունեցած իրադարձությունները տեղի են ունեցել միլիարդավոր տարիներ առաջ, դրանք օգնում են հասկանալ Տիեզերքը.

• Գալակտիկաների ծագում. Նման բախումները ձևավորել են կառույցներ, ներառյալ մեր Ծիր Կաթինը: Պերսեուսը օրինակ է, թե ինչպես է մութ մատերիան «սոսնձում» տիեզերքը:
• Կյանքի որոնում. Այստեղ օգտագործված գրավիտացիոն լինզավորման տեխնոլոգիաները կապված են էկզոմոլորակների որոնման հետ, ինչպես Արիզոնայի համալսարանի կորոնագրաֆի դեպքում:
• Կլիմա և տիեզերք. Կլաստերներում միլիոնավոր աստիճաններով տաքացած գազի ուսումնասիրությունը տեղեկություններ է տրամադրում Արևի ակտիվության մասին, որն ազդում է Երկրի կլիմայի վրա, ինչպես վերջերս կատարված Արևի տաքացման մասին հետազոտությունում:

X-ի օգտատերերը հիացած են. «Սա նման է 5 միլիարդ տարվա վաղեմության տիեզերական վթարի հետքեր գտնելուն: Մութ մատերիան Տիեզերքի իսկական ուրվականն է»: Ոմանք կամուրջը համեմատում են «տիեզերքի վրայի սպիի» հետ:

Ի՞նչ է սպասվում

Գիտնականները պլանավորում են.

• Խորացնել Պերսեուսի վերլուծությունը Euclid աստղադիտակի օգնությամբ, որը արդեն ցույց է տվել 100,000 գալակտիկա այս կլաստերում:
• Ուսումնասիրել այլ կլաստերներ, ինչպիսին է Abell 1758-ը, որտեղ չորս կլաստեր բախվել են 3 միլիարդ տարի առաջ՝ դինամիկան համեմատելու համար:
• Ստուգել մութ մատերիայի քայքայման վարկածը՝ օգտագործելով նոր ռենտգենային աստղադիտակներ, ինչպիսին է 2023 թվականին գործարկված XRISM-ը:

Եթե մութ մատերիան իսկապես ճառագայում կամ կլանում է ռենտգենային ճառագայթներ, ինչպես հուշում է 3.5 կէՎ անոմալիան, դա կարող է հանգեցնել նրա մասնիկների բացահայտման՝ ֆիզիկայի խոշորագույն առեղծվածներից մեկի:

Եզրակացություն

Պերսեուսի կլաստերում 5 միլիարդ տարի առաջ տեղի ունեցած բախումը ոչ միայն տիեզերական դրամա է, այլև բանալի՝ Տիեզերքը ամրացնող մութ մատերիայի առեղծվածը բացահայտելու համար: «Կամրջի» և գազի պտույտների հայտնաբերումը հաստատում է, որ մութ մատերիան միֆ չէ, այլ իրական ուժ, որը ձևավորում է գալակտիկաները: Տիեզերքից մինչև Երկիր՝ նման բացահայտումները մեզ ավելի են մոտեցնում մեր տեղը Տիեզերքում հասկանալուն: Ի՞նչ եք կարծում, կբացահայտե՞նք մութ մատերիայի գաղտնիքը մոտակա տարիներին: Կիսվեք Ձեր մտքերով մեկնաբանություններում:

Հետևեք մեզ՝ այստեղ