Космічне мікрохвильове фонове випромінювання (КМФ) — це найдавніше світло Всесвіту, яке зародилося приблизно через 380 тис років після Великого вибуху. Воно існувало задовго до появи перших зірок чи галактик. Вивчаючи це реліктове світіння, дослідники з Колумбійського університету виявили сліди внутрішніх рухів газу всередині велетенських галактичних скупчень.
Результати роботи, опубліковані в журналі Physical Review Letters, підтверджують існування так званого ротаційно-кінематичного ефекту Суняєва-Зельдовича (rkSZ).
Колір древнього світла
Коли фотони реліктового випромінювання пролітають крізь гігантські скупчення галактик, вони розсіюються на хмарах гарячого іонізованого газу. Якщо цей газ рухається або обертається разом зі скупченням, вмикається ефект Доплера:
- газ, що рухається в наш бік, робить проходячі фотони дещо «гарячішими»;
- газ, який віддаляється від спостерігача, робить світло «холоднішим».
У результаті скупчення, вісь обертання якого розташована перпендикулярно до нашого поля зору, набуває характерної дипольної структури: один його край виглядає теплішим, а протилежний — прохолоднішим.
Як розгледіти надслабкий сигнал?
Окремо у кожного скупчення цей температурний зсув надзвичайно слабкий. Щоб виявити його, науковці під керівництвом Самуеля Голдштейна та Дж. Коліна Хілла розробили нові методи обробки даних, спираючись на попередні ідеї колег з Університету Пенсильванії.
Астрономи відібрали 25 скупчень із каталогу «Слоанського цифрового огляду неба» (Sloan Digital Sky Survey, SDSS), кожне з яких містило щонайменше 50 галактик і демонструвало ознаки обертання чи злиття. Потім вони взяли карти КМФ, отримані космічним телескопом Planck Європейського космічного агентства, вирізали відповідні фрагменти, вирівняли їх за осями обертання скупчень та усереднили показники. Для усунення завад додатково застосували дані про поляризацію світла.
Нове вікно у фізику Всесвіту
Об’єднана карта виявила чітку дипольну температурну структуру зі статистичною значущістю 3,6σ, що відповідає ротаційним рухам та зіткненням плазми всередині скупчень.
Якщо більшість попередніх досліджень вивчали лише загальний розподіл маси газу в галактиках, то нова методика дає змогу оцінювати внутрішні динамічні процеси у системах, що зливаються. Надалі вчені планують застосувати цей підхід до нових масивів даних від Спектроскопічного інструменту темної енергії (DESI) та Обсерваторії Сімонса (SO), щоб розрізнити впорядковане обертання від хаотичних турбулентностей.
Раніше ми розповідали, що було до Великого вибуху.
За матеріалами phys.org
