Международная группа исследователей  показала, что при взаимодействии скоплений галактик и окружающих их гало темной материи существенную роль играет не только масса, но и история образования скопления.

Скопления галактик – это группировки из сотен и тысяч галактик, связанных вместе силой гравитации. Это наиболее массивные структуры, найденные во Вселенной, их размер составляет десятки миллионов световых лет, а масса порядка 10¹⁴ масс Солнца. Предполагается, что эти скопления встроены в невидимую темную материю, которая образует так называемое гало.

Вверху слева показана фотография диффузного скопления, а справа – более компактного. Внизу показаны распределения плотности в скоплениях. Для компактного скопления распределение плотности более равномерное.

Скопление галактик Abell. Фото: NASA/ESA

На основании имеющихся данных космологи способны оценивать и интерпретировать с помощью расчетов только массы скоплений и их гало. Тем не менее, подобные теоретические исследования и компьютерное моделирование позволили предположить, что масса – не единственный фактор, который играет роль в том, когда и как образуются скопления галактик, и может влиять на этот процесс.

В исследовании, опубликованном в журнале Physical Review Letters, проанализированы данные наблюдений галактик из каталога DR8 Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Исследователи разделили 8648 скоплений  галактик на две группы по пространственному распределению галактик в скоплениях.

Одна группа состояла из скоплений, где галактики были собраны в центре, а другая – из скоплений, в которых галактики располагались менее компактно, можно сказать, «размыто» по скоплению (диффузно). Это определялось по среднему расстоянию галактик от центра скопления.  Затем они проанализировали гравитационное линзирование, производимое этими скоплениями.
 
Оказалось, что  при одинаковой массе скоплений из разных подгрупп их взаимодействие с окружающей средой происходило совсем по-разному. Диффузные  скопления галактик оказались гораздо более «комковатыми», чем те, у которых галактики располагались недалеко от центра скопления. Это и привело авторов работы к предположению, что на то, когда и где галактики группируются в скопления, влияет взаимодействие скопления с его окружением из темной материи.

Эта связь  между скоплениями галактик и их гало из темной материи несет большое количество информации о содержании темной материи во Вселенной и ускоряющемся расширении Вселенной благодаря темной энергии.

«Подтверждение этого наблюдательно является важной частью понимания формирования и развития галактики и скопления галактик», – сказала Рейчел Мандельбаум, член Центра космологии университета Карнеги–Меллона.

 «Измерение способа  комкования скопления галактик на больших масштабах является стержнем современной космологии. Мы можем идти вперед, зная, что масса не может быть единственным фактором в кластеризации» – добавила Мандельбаум.

По материалам Университета Карнеги–Меллона

Фото: NASA/ESA