82. Си-бемоль в Персее

С рентгеновского снимка скопления галактик в Персее вычли ровное сияние горячего газа, и на картинке проступили круги. Слабые, вложенные друг в друга, как на воде вокруг брошенного камня, только соседние круги разделяют десятки тысяч световых лет. Это сделала группа Эндрю Фабиана из Кембриджа: рентгеновский телескоп «Чандра» по их заявке в сумме больше двух суток смотрел в одну точку неба. В середине скопления сидит огромная галактика, в её центре чёрная дыра, и струи вещества, бьющие из окрестностей дыры, раздувают в окружающем газе два пузыря. От пузырей и расходятся круги. Это волны давления, звук в самом прямом смысле: газ сжимается и разрежается, и сжатие бежит дальше.

Между соседними кругами укладывается одно колебание, и по скорости звука в горячем газе вышло, что длится оно около десяти миллионов лет. Это дольше, чем на Земле существуют люди, даже если считать от самых первых. Для пресс-релиза NASA перевело этот ритм в музыку и получило си-бемоль на пятьдесят семь октав ниже до первой октавы. У рояля чуть больше семи октав, и эта нота лежит ниже его самой левой клавиши ещё на семь с лишним роялей, поставленных в ряд. В 2003 году NASA назвало её самой низкой нотой, какую когда-либо удавалось засечь от объекта во Вселенной. В 2022-м те же волны подняли в слышимый диапазон, и гул разошёлся миллионами прослушиваний. Микрофона там не было: данные снимка просто сыграли в другом регистре.

Собрано скопление из галактик, тех самых звёздных городов с их поколениями звёзд. Если галактик несколько десятков, это группа, как наша Местная, где Млечный Путь и Андромеда окружены карликами. В ближайшем к нам скоплении, в Деве, их больше тысячи. Между группой и скоплением, как между деревней и городом, нет нового закона, есть только размер. Новое в другом: галактики здесь перестают быть главными. Они носятся в общей яме тяготения, каждая по своей петле, как мошки в рое над тропинкой, а большая часть обычного вещества лежит не в них, а между ними.

Между галактиками разлит газ, раскалённый до десятков миллионов градусов, горячее, чем центр Солнца. При этом он разреженнее лучшего вакуума, какой умеют делать в лабораториях: в литре такого газа в среднем одна-две частицы. Руку в нём не обожгло бы, потому что о кожу ударялось бы слишком мало частиц, чтобы донести до неё жар. Светится этот газ не видимым светом, а рентгеном: электроны пролетают мимо атомных ядер, сворачивают в их притяжении и на повороте излучают. Невидимого глазу газа в скоплении по массе в несколько раз больше, чем звёзд во всех его галактиках. В нём нашли железо, а железо рождается в звёздах и в их взрывах, так что этот газ хранит выхлоп прошлых поколений звёзд, вынесенный из галактик наружу.

У общей среды появляется то, чего нет ни у одной галактики. Давление, а с ним звук. И встречный ветер. Галактика, падающая в скопление, врезается в горячий газ, и тот сдирает с неё собственный газ, вытягивая его назад длинными хвостами, за которые такие галактики прозвали медузами. Звёзды остаются на месте, но новые делать больше не из чего, и галактика постепенно тускнеет.

Появляется у общей среды и термостат. С конца семидесятых годов астрономы считали, что газ в центре скопления светится так ярко, что должен быстро остывать, оседать и проливаться дождём новых звёзд, сотнями солнц в год. Звёзд столько не нашлось, а в начале двухтысячных спектры европейского рентгеновского спутника показали, что почти нет и остывшего газа. Кто-то его подогревал. Круги Фабиана свели бухгалтерию. Пузыри рождаются в том же ритме, что и круги, и если посчитать, сколько работы они делают, раздвигая газ, выходит примерно столько энергии, сколько газ теряет на свечение в середине скопления. Дыра, которая уместилась бы внутри Солнечной системы, греет облако поперечником в сотни тысяч световых лет.

Как именно звук превращается в тепло, спорят до сих пор. По одной версии, волны вязнут в газе и гаснут, как звук в вате, отдавая энергию в тепло. По другой, газ перемешивают вихри. В 2016 году японский спутник «Хитоми» измерил скорости газа в центре скопления Персея и нашёл его спокойным, словно в комнате, где громко играет орган, воздух почти не колышется. Сторонникам вихрей стало труднее, но спор не закрыт.

Скопления — крупнейшее, что тяготение успело связать и привести в равновесие, и при этом самые молодые из таких тел. Если сжать историю Вселенной в сутки, первые галактики зажгутся ещё в первый час, а скопления будут собираться весь день, и многие к полуночи так и не достроятся. Развилки здесь нет: ничего тяжелее скопления тяготение не связало, а крупнее него только узор, в узлах которого скопления сидят.

Но и горячий газ со звёздами — меньшая часть скопления. Галактики мечутся в общей яме так быстро, что звёзд и газа, вместе взятых, не хватило бы, чтобы они не разлетелись. Большую часть веса скопления не видно ни в каком свете, даже в рентгене.