Фоновое микроволновое излучение осветило газовые потоки в кластерах галактик

И все же газ продолжает вращаться! Вселенная оставила нам подсказку, которая насчитывает почти 14 миллиардов лет. Ученые смогли расшифровать эту подсказку, проследив за вращением газа в скоплениях галактик и измерив температуру излучения.Реликтовое излучение появилось вскоре после большого взрыва и пронизывает всю Вселенную. Проходя через галактические кластеры, фотоны реликтового излучения изменяют его температурные характеристики. Изменения температуры минимальны, но современные чувствительные инструменты способны их зафиксировать. В ходе нового исследования было установлено, что вращение газа в галактических кластерах может поляризовать температурный эффект. Когда газ вращается «в сторону» наблюдателя (не обязательно под углом 90°), реликтовое излучение нагревается. Если в противоположную сторону — температура излучения оказывается ниже «средней». Этот феномен был теоретически предсказан в начале 70-х годов прошлого века физиками Зельдовичем и Сюняевым.

Астрономы выявили новые доказательства движения газа внутри скоплений галактик. Для этого они использовали реликтовое излучение — слабое микроволновое свечение, сохранившееся со времён, когда Вселенной было всего 380 тысяч лет. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters. Также статья доступна без регистрации на портале arXiv.

Работу выполнили исследователи Колумбийского университета Самуэль Голдстейн и Дж. Колин Хилл. Они изучили так называемый вращательный кинематический эффект Сюняева — Зельдовича (rkSZ). Суть этого эффекта заключается в том, что фотоны реликтового излучения, проходя через скопление галактик, рассеиваются при взаимодействии с электронами горячего ионизированного газа. Если газ движется, это немного изменяет измеряемые температурные параметры излучения. На сегодняшний день температура фонового излучения составляет 2,725K (−270,42°С).

Механизм напоминает эффект Доплера: с стороны движения газа к наблюдателю сигнал выглядит немного более горячим, а с противоположной стороны — более холодным. Если в скоплении присутствует вращение, на карте реликтового излучения возникает характерная температурная асимметрия — одна область теплее другой.

Проблема заключается в том, что эффект крайне слаб. Зафиксировать его в одном скоплении, даже при его огромных размерах, практически невозможно. Поэтому ученые решили объединить наблюдения сразу нескольких объектов.