Телескоп Хаббл обнаружил призрачный свет от звезд, блуждающих среди галактик

В гигантских скоплениях из сотен и тысяч галактик бесчисленные звезды блуждают среди них, излучая призрачную дымку света. Эти звезды не связаны гравитацией ни с одной галактикой в ​​скоплении.

Астрономы задаются вопросом: как вообще звезды оказались так разбросаны по всему скоплению? Несколько конкурирующих теорий включают возможность того, что звезды были отделены от галактик скопления, или они были разбросаны после слияния галактик, или они присутствовали в начале формирования скопления много миллиардов лет назад.

Недавний инфракрасный обзор с космического телескопа Хаббл, который искал так называемый «внутрикластерный свет», проливает новый свет на эту загадку. Новые наблюдения предполагают, что такие звезды блуждают в течение миллиардов лет и не являются продуктом недавней динамической активности внутри скопления галактик, которая отделила бы их от обычных галактик.

В исследование были включены 10 скоплений, находящихся на расстоянии почти 10 миллиардов световых лет. Эти измерения должны быть сделаны из космоса, потому что слабый свет внутри скопления в 10 000 раз тусклее, чем ночное небо, наблюдаемое с Земли.

Обзор показывает, что доля света внутри скопления по отношению к общему свету в скоплении остается постоянной, оглядываясь на миллиарды лет назад во времени. «Это означает, что эти звезды уже были бездомными на ранних стадиях формирования скопления», — сказал Джеймс Джи из Университета Йонсей в Сеуле, Южная Корея, автор исследования.

Звезды могут быть рассеяны за пределами своего галактического места рождения, когда галактика движется через газообразный материал в пространстве между галактиками, поскольку она вращается вокруг центра скопления.

При этом сопротивление выталкивает газ и пыль из галактики. Однако, основываясь на новом обзоре Хаббла, ученые исключают этот механизм как основную причину образования звезд внутри скопления. Это потому, что доля света внутри скопления будет увеличиваться со временем до настоящего времени, если сопротивление будет основным игроком. Но это не так в новых данных Хаббла, которые показывают постоянную долю за миллиарды лет.

«Мы точно не знаем, что сделало их бездомными. Современные теории не могут объяснить наши результаты, но каким-то образом они производились в больших количествах в ранней Вселенной», — сказал Джеймс Джи. «В первые годы своего формирования галактики могли быть довольно маленькими, и звезды довольно легко становились блуждающими из-за более слабого гравитационного захвата».

«Если мы выясним происхождение звезд внутри скопления, это поможет нам понять историю сборки всего галактического скопления, и они могут служить видимыми следами темной материи, окружающей скопление», — сказал Хёнджин Джу из Университета Йонсей, соавтор работы. Темная материя — это невидимое вещество Вселенной, которое удерживает галактики и скопления галактик вместе.

Если бы блуждающие звезды были созданы в результате сравнительно недавнего взаимодействия галактик, они не успели бы рассеяться по всему гравитационному полю скопления и, следовательно, не смогли бы помочь проследить распределение темной материи скопления. Но если звезды родились в первые годы существования скопления, они уже полностью рассеялись по всему скоплению. Это позволило бы астрономам использовать такие звезды для определения распределения темной материи в скоплении.

Этот метод является новым и дополняет традиционный метод картирования темной материи путем измерения того, как все скопление искажает свет от фоновых объектов из-за явления, называемого гравитационным линзированием.

Внутрикластерный свет был впервые обнаружен в скоплении галактик Волосы Вероники (или скопление галактик Кома, Abell 1656) в 1951 году Фрицем Цвикки, который сообщил, что одним из его самых интересных открытий было наблюдение слабо светящегося межгалактического вещества в скоплении.

Поскольку скопление Abell 1656, содержащее не менее 1000 галактик, является одним из ближайших к Земле скоплений (330 миллионов световых лет), Фриц Цвикки смог обнаружить призрачный свет даже с помощью скромного 18-дюймового телескопа.

Возможности и чувствительность космического телескопа Джеймс Уэбб в ближнем инфракрасном диапазоне значительно расширят возможности поиска звезд внутри скоплений в более глубоких слоях Вселенной и, следовательно, должны помочь разгадать тайну.

Исследование было опубликовано в журнале Nature.