Новое свидетельство того, что железо равномерно распределено между галактиками в одном из крупнейших скоплений галактик во Вселенной, подтверждает теорию о том, что Вселенная пережила бурную и бурную молодость более 10 миллиардов лет назад. Этот взрывоопасный период был ответственен за заселение космоса железом и другими тяжелыми элементами, которые имеют решающее значение для самой жизни.
Исследователи из Института астрофизики элементарных частиц и космологии Кавли (KIPAC), совместно управляемого Стэнфордским университетом и Национальной ускорительной лабораторией SLAC Министерства энергетики США, пролили свет на эту важную эпоху, проанализировав 84 набора наблюдений с помощью рентгеновских телескопов из Японии и США. Спутник Сузаку. Их результаты опубликованы в номере журнала Nature от 31 октября.В частности, исследователи изучили распределение железа в скоплении Персей, большом скоплении галактик на расстоянии около 250 миллионов световых лет от нас.
«Мы увидели, что железо распределяется между галактиками удивительно плавно», — сказал Норберт Вернер, астрофизик из KIPAC и ведущий автор статьи. «Это означает, что он должен был присутствовать в межгалактическом газе до того, как сформировалось скопление Персея».Равномерное распределение этих элементов подтверждает идею о том, что они были созданы по крайней мере от 10 до 12 миллиардов лет назад.
Согласно статье, в это время интенсивного звездообразования миллиарды взрывающихся звезд создали огромное количество тяжелых элементов в алхимических печах собственного разрушения. Это была также эпоха, когда черные дыры в сердцах галактик были наиболее энергичными.
«Объединенная энергия этих космических явлений должна была быть достаточно сильной, чтобы вытеснить большинство металлов из галактик в ранние времена, а также обогатить и перемешать межгалактический газ», — сказал соавтор и аспирант KIPAC Ондрей Урбан.Чтобы решить вопрос, остаются ли тяжелые элементы, созданные сверхновыми, в основном в своих родных галактиках или распространяются в межгалактическом пространстве, исследователи просмотрели скопление Персея в восьми разных направлениях.
Они сфокусировались на горячем газе с температурой 10 миллионов градусов, который заполняет пространства между галактиками, и обнаружили спектроскопические признаки железа, доходящие до краев скопления.По оценкам исследователей, количество железа в скоплении примерно эквивалентно массе 50 миллиардов солнц.«Мы думаем, что большая часть железа была получена из сверхновых одного типа, называемого сверхновыми типа Ia», — сказала бывший член KIPAC и соавтор Аврора Симионеску, которая в настоящее время работает в Японском агентстве аэрокосмических исследований в качестве международного ведущего молодого сотрудника.
В сверхновой типа Ia звезда взрывается и выпускает весь свой материал в пустоту. Исследователи полагают, что по крайней мере 40 миллиардов сверхновых типа Ia должны были взорваться в течение относительно короткого периода в космологических масштабах времени, чтобы высвободить такое количество железа и иметь силу, чтобы вытеснить его из галактик.Результаты показывают, что скопление Персея, вероятно, не уникально и что железо — наряду с другими тяжелыми элементами — равномерно распределено по всем массивным скоплениям галактик, — сказал Стивен Аллен, доцент KIPAC и глава исследовательской группы.«Вы старше, чем думаете — или, по крайней мере, часть железа в вашей крови старше, образовалась в галактиках на расстоянии миллионов световых лет и миллиарды лет назад», — сказал Симионеску.
Теперь исследователи ищут железо в других скоплениях и с нетерпением ждут миссии, способной более точно измерить концентрации элементов в горячем газе.«Благодаря таким измерениям спутник Сузаку оказывает глубокое влияние на наше понимание того, как растут крупнейшие структуры в нашей Вселенной», — сказал Аллен. «Мы действительно с нетерпением ждем того, что нам расскажут дальнейшие данные».
Исследование было поддержано Японским агентством аэрокосмических исследований и Министерством энергетики США.