Odkryto ogromne skupisko „niemowlęcych” galaktyk
Astronomowie z największego na świecie interferometru radiowego ALMA znajdującego się na Pustyni Atacama (Chile) odkryli ogromne skupisko „niemowlęcych” galaktyk znajdujących się 11,5 mld lat świetlnych od Ziemi. Młode galaktyki wydają się znajdować na węzłach gigantycznych włókien w sieci ciemnej materii
Astronomowie z Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA), największego na świecie interferometru radiowego znajdującego się na Pustyni Atacama (Chile) na wysokości ponad 5000 m n.p.m., odkryli ogromne skupisko „niemowlęcych” galaktyk znajdujących się 11,5 mld lat świetlnych od Ziemi. Młode galaktyki wydają się znajdować na węzłach gigantycznych włókien w sieci ciemnej materii. Ustalenia te są ważne dla zrozumienia, jak gigantyczne galaktyki, takie jak te, formują się i jak ewoluują w ogromne galaktyki eliptyczne.
Żyjemy w stosunkowo spokojnym okresie w historii Wszechświata. Dziesięć miliardów lat temu, na długo przed powstaniem Słońca i Ziemi, Wszechświat wypełniały gigantyczne galaktyki, w których gwiazdy powstawały setki a nawet tysiące razy szybciej niż to obserwujemy dziś w Drodze Mlecznej. Obecnie we Wszechświecie nie ma już tak gigantycznych galaktyk. Astronomowie uważają, że te młode galaktyki z czasem przekształciły się w gigantyczne galaktyki eliptyczne, które są dziś obserwowane we Wszechświecie.
Obecne teorie powstawania galaktyk przewidują, że te supergalaktyki formują się w szczególnych środowiskach – w których koncentruje się ciemna materia. Do tej pory jednak trudno było określić z wystarczającą precyzją położenie galaktyk, w których aktywnie powstawają gwiazdy, aby rzeczywiście sprawdzić tę teorię. Problemem jest również fakt, że gigantyczne galaktyki z intensywnie rodzącymi się gwiazdami są często zasłonięte przez oboki pyłu, co czyni je trudnymi do obserwacji w świetle widzialnym. Takie „zakurzone” galaktyki emitują jednak silne fale radiowe w zakresie submilimetrowym. Dotąd radioteleskopy nie miały wystarczającej rozdzielczości pozwalającej na zidentyfikowanie poszczególnych galaktyk. W celu poszukiwania takich supergalaktyk zespół badawczy – kierowany przez Hideki Umehata (członka Japońskiego Towarzystwa Promocji Nauki, pracującego w Europejskim Obserwatorium Południowym w Niemczech), Yoichi Tamurę oraz Kotaro Kohno (profesorów na Uniwersytecie w Tokio) – pracował w obserwatorium ALMA i dokładnie zbadał niewielki obszar nieba o nazwie SSA22 w gwiazdozbiorze Wodnika.
Przed rozpoczęciem obserwacji w ALMA zespół poszukiwał młodych galaktyk w SSA22 za pomocą Atacama Submillimeter Telescope Experiment (ASTE), dziesięciometrowego submilimetrowego teleskopu (prototypu ALMA), obsługiwanego przez Narodowe Obserwatorium Astronomiczne Japonii (NAOJ), Uniwersytet w Tokio, Uniwersytet Nagoya i Uniwersytet Prefektury Osaka we współpracy z Uniwersytetem Chilijskim (Universidad de Chile). Mimo że czułość i rozdzielczość ASTE nie była wystarczająca, to dane z tego teleskopu wskazywały, iż w badanej lokalizacji może znajdować się skupisko potężnych galaktyk. Dzięki dziesięciokrotnie większej czułości i sześćdziesięciokrotnie lepszej rozdzielczości submilimetrowego teleskopu ALMA astronomom udało się zidentyfikować położenie dziewięciu supergalaktyk w SSA22.
Zespół porównał położenie tych galaktyk ze skupiskiem młodych galaktyk znajdujących się 11,5 miliardów lat świetlnych od Ziemi w SSA22, które były badane w świetle widzialnym przez teleskop Subaru (japoński teleskop pracujący w zakresie światła widzialnego i podczerwieni z tzw. optyką aktywną, znajduje się w obserwatorium Mauna Kea na Hawajach na wysokości 4139 m n.p.m.), obsługiwany przez Narodowy Obserwatorium Astronomicznego Japonii (NAOJ). Kształt gromady obserwowanej przez teleskop Subaru wskazuje na obecność olbrzymiej trójwymiarowej, niewidocznej sieci ciemnej materii. Ta włóknista struktura ciemnej materii uważana jest za protoplastę wielkoskalowych struktur we Wszechświecie. Jedną z najlepiej poznanych wielkoskalowych struktur w obecnym Wszechświecie jest kosmiczny „Wielki Mur”, gigantyczna włóknista struktura rozciągająca się na 500 milionów lat świetlnych. Włóknistą strukturę w SSA22 można zatem nazwać proto-Wielkim Murem.
Naukowcy potwierdzają, że młode supergalaktyki wydają się być „usytuowane” na przecięciach włókien ciemnej materii. To odkrycie potwierdza teorię, że olbrzymie galaktyki formują się w obszarach, w których koncentruje się ciemna materia. Skoro obecne duże galaktyki eliptyczne są po prostu supergalaktykami, które z wiekiem uległy pewnym zmianom, to one również musiały mieć początek w ogniwach wielkoskalowej struktury.
Wyniki tych badań są bardzo ważnym krokiem do pełnego zrozumienia związku pomiędzy rozkładem ciemnej materii a rozkładem supergalaktyk. Zespół będzie kontynuował zakrojone na szeroką skalę poszukiwania skupisk ogromnych galaktyk, by wejrzeć jeszcze głębiej we wczesną historię Wszechświata i poznać ewolucję wielkoskalowych struktur. Wyniki obserwacji zostały opublikowane przez naukowców 4 grudnia 2015 roku w „Astrophysical Journal Letters”.
Opracowano na podstawie:
ALMA Spots Monstrous Baby Galaxies Cradled in Dark Matter
