В обзоре всего неба телескопа eROSITA на борту космической обсерватории «Спектр-Рентген-Гамма» (СРГ) впервые проведено рентгеновское наблюдение очень массивного скопления галактик SRGe CL2305.2—2248. Дальнейшая наблюдательная кампания с помощью телескопов БТА и РТТ-150 помогла уточнить расстояние до скопления и исследовать входящие в него галактики. Статья с результатами исследования опубликована на сайте электронных препринтов arxiv.org и принята к публикации в «Письмах в Астрономический журнал».

Скопления галактик — наиболее массивные гравитационно-связанные объекты во Вселенной. Они представляют собой сгущение темной материи, заполненное галактиками и горячим межгалактическим газом, видимым в рентгеновском диапазоне, а также по искажению спектра реликтового излучения (эффект Сюняева-Зельдовича). Полные массы скоплений галактик могут достигать 10¹⁵ масс Солнца и больше. Более массивные объекты еще не успели образоваться за время жизни Вселенной.

Cкопление SRGe CL2305.2—2248 было впервые обнаружено в миллиметровом диапазоне электромагнитного излучения по наблюдению эффекта Сюняева-Зельдовича в обзорах Атакамского космологического телескопа (ACT), а также Южного полярного телескопа (SPT) в Антарктиде. Однако первые рентгеновские наблюдения были проведены именно с помощью телескопа СРГ/eROSITA, который с декабря 2019 г. проводит обзор всего неба в точке Лагранжа L₂.

Оценка массы скопления по данным СРГ/eROSITA составляет M₅₀₀=(9.0±2.6)·10¹⁴ масс Солнца. Такие массивные объекты (с массами порядка 10¹⁵ солнечных) очень редки и заслуживают дальнейшего подробного исследования. Скопление SRGe CL2305.2—2248 входит в число нескольких десятков наиболее массивных скоплений галактик во всей наблюдаемой Вселенной и в число всего нескольких наиболее массивных скоплений галактик на красных смещениях z>0.6.

При помощи наблюдений на 6-метровом телескопе БТА (Специальная астрофизическая обсерватория Российской академии наук) получено высокоточное спектроскопическое измерение красного смещения скопления, z=0.7573. Это соответствует расстоянию в 6,6 миллиарда световых лет (примерно половина времени жизни Вселенной). На Российско-Турецком 1.5-метровом телескопе в Антальи (Турция) выполнены глубокие фотометрические измерения галактик, которые позволили исследовать галактики скопления.

Изображения скопления галактик SRGe CL2305.2–2248, полученные с помощью телескопов СРГ/eROSITA (слева) и РТТ-150 (справа, цвета искусственные). Изображение из статьи R. Burenin at al., 2021

По данным телескопа СРГ/eROSITA, в рентгеновском диапазоне центральная часть скопления выглядит возмущенной. Это может быть результатом воздействия всплывающих пузырей газа, которые «надуваются» активным ядром одной из центральных галактик скопления. Другой вариант объяснения — это может быть следствием крупномасштабных движений газа, которые могут возникать, например, вследствие недавнего слияния со скоплением меньшей массы.

Распределение галактик в картинной плоскости имеет форму, напоминающую песочные часы. Такая сильная центральная асимметрия распределения галактик в картинной плоскости может говорить о сложном динамическом состоянии скопления.

В рентгеновском обзоре всего неба телескопом СРГ/eROSITA на борту обсерватории СРГ будут обнаружены порядка 100 тысяч скоплений галактик, включая все массивные скопления с массами выше 3·10¹⁴ масс Солнца в наблюдаемой части Вселенной. Их детальное изучение поможет в решении многих космологических задач, в частности, поставит более точные ограничения на параметры космологических моделей.

Авторы статьи «Наблюдения очень массивного скопления галактик на z=0.76 в обзоре всего неба СРГ/eROSITA» сотрудники ИКИ РАН Р.А. Буренин, М.Р. Гильфанов, И.А. Зазнобин, Н.С. Лыскова, П.С. Медведев, А.В. Мещеряков, С.Ю. Сазонов, Р.А. Сюняев, И.И. Хабибуллин, Е.М. Чуразов; Специальной астрофизической обсерватории РАН А.А. Гроховская, С.Н. Додонов, А.В. Моисеев, Р.И. Уклеин; Казанского федерального университета И.Ф. Бикмаев, Е.Н. Иртуганов, И.М. Хамитов; Иркутского научного центра РАН М.В. Еселевич; Института теоретической физики им. Л.Д. Ландау РАН А.А. Старобинский.

Работа поддержана грантом РНФ 21-12-00210.

***

Космический аппарат «Спектр-РГ», разработанный в АО «НПО Лавочкина» (входит в Госкорпорацию «Роскосмос»), был запущен 13 июля 2019 г. с космодрома Байконур. Он создан с участием Германии в рамках Федеральной космической программы России по заказу Российской академии наук. Обсерватория оснащена двумя уникальными рентгеновскими зеркальными телескопами: ART-XC (ИКИ РАН, Россия) и eROSITA (MPE, Германия), работающими по принципу рентгеновской оптики косого падения. Телескопы установлены на космической платформе «Навигатор» (НПО Лавочкина, Россия), адаптированной под задачи проекта. Основная цель миссии — построение карты всего неба в мягком (0.3–8 кэВ) и жестком (4–20 кэВ) диапазонах рентгеновского спектра с беспрецедентной чувствительностью. Обсерватория должна проработать в космосе не менее 6,5 лет.

• Научный руководитель орбитальной рентгеновской обсерватории «Спектр-РГ» академик Рашид Сюняев.
• Научный руководитель по телескопу ART-XC им М.Н.Павлинского (Россия): профессор РАН Александр Лутовинов.
• Научный руководитель по телескопу eROSITA (Германия): доктор Андреа Мерлони (Andrea Merloni).