Скопление галактик Абелл 2029 иногда называют «самым спокойным скоплением во Вселенной».

Но это не значит, что оно просто спокойно — такое название оно получило потому, что раскалённый газ, заполняющий это скопление, выглядит очень ровным и невозмутимым. Однако новые данные с рентгеновской обсерватории NASA «Чандра» показали, что в прошлом у этого скопления была куда более бурная история. Оказывается, Абелл 2029 до сих пор «успокаивается» после мощного столкновения с другим, меньшим скоплением, которое произошло около четырёх миллиардов лет назад.

Скопления галактик — это самые большие объекты во Вселенной, которые удерживаются вместе силой гравитации. В них входят сотни или даже тысячи галактик, невидимая тёмная материя и огромное количество газа, заполняющего пространство между галактиками. Этот газ нагрет до миллионов градусов, поэтому он светится в рентгеновском диапазоне.

Команда астрономов из Бостонского университета и Центра астрофизики Гарварда и Смитсоновского института провела самое глубокое рентгеновское наблюдение этого скопления с помощью «Чандры». Результаты опубликованы в научном журнале. Данные чётко показали, что история скопления вовсе не была скучной. На новом комбинированном изображении видна спиралевидная структура, напоминающая раковину наутилуса — это следы прошлого «беспорядка». Оптический свет от звёзд и галактик (снимок с телескопа на Гавайях) показан белым цветом, а рентгеновские данные — синим.

Учёные считают, что эта спираль в горячем газе возникла, когда газ «взболтался» из-за гравитационного влияния при столкновении скоплений — примерно как вино в бокале, если его резко повернуть. Эта «взболтанная» спираль в Абелл 2029 — одна из самых длинных из когда-либо увиденных: она тянется примерно на два миллиона световых лет от центра скопления.

Есть и другие важные улики, указывающие на прошлое столкновение — причём впервые все они обнаружены в одном скоплении, что позволило восстановить его историю с небывалой детализацией. Например, учёные видят следы широкого «брызга» из более холодного газа, который мог образоваться при ударе. Также возможно, что в раскалённом газе осталась ударная волна — похожая на звуковой удар от сверхзвукового самолёта. Ещё есть особенность в форме «залива», которая, как предполагают исследователи, могла возникнуть там, где внешние части спирали пересекаются с газом, «сорванным» с меньшего скопления, когда оно пролетало сквозь большее. Хотя авторы склоняются к версии, что это след столкновения, возможны и другие объяснения.

Компьютерное моделирование показало, что меньшее скопление было примерно в десять раз легче большого. Спираль образовалась, когда меньшее скопление впервые пролетело сквозь большее, «оттянув» его газ в сторону. Затем гравитация большого скопления замедлило меньшее и притянуло его обратно — произошло второе столкновение. Оно создало ударную волну и оставило за собой «след» из вещества — ту самую область «брызга».

Чтобы разглядеть все эти детали, авторы использовали специальный метод: они проанализировали, насколько форма горячего газа отклоняется от идеальной симметрии. Большая часть газа действительно симметрична и напоминает овал. Учёные «вычли» этот ровный овал из исходного рентгеновского снимка — и на оставшемся изображении чётко проявились необычные структуры: спираль, «залив» и «брызги». Ударная волна слишком слаба, чтобы её было видно на таком изображении.

Новое комбинированное изображение объединяет исходные рентгеновские данные и обработанную («вычтенную») версию. На нём особенно хорошо видна спираль (светло-голубым цветом). Яркость исходного снимка намеренно уменьшили, чтобы лучше показать скрытые детали. Два других объекта — «залив» и «брызги» — отмечены на подписанной версии изображения.

Эту работу провела Кортни Уотсон, когда она была аспиранткой Бостонского университета и научным сотрудником Центра астрофизики. Вместе с ней в статье участвовали Элизабет Блантон (руководитель наблюдений «Чандры»), Скотт Рэндалл, Трейси Кларк и Джон ЗуХон.

Программу «Чандра» курирует Космический центр имени Маршалла в Алабаме, а научные операции и управление полётом осуществляются из Кембриджа и Бёрлингтона в Массачусетсе.