14 galaxií se může stát nejmasivnější strukturou vesmíru

Nejméně 14 galaxií rojí v raném vesmíru a tvoří protocluster s hmotností 10 bilionů sluncí. Může se stát jednou z nejmasivnějších struktur ve vesmíru.

Astronomové objevili nejméně 14 galaxií shromážděných jako roj světlušek v ranném vesmíru. Každá galaxie svítí hvězdami, které se tvoří 50 až 1 000krát rychleji než Mléčná dráha, a celek jako celek má hmotnost 10 bilionů sluncí.

Umělecký dojem SPT 2349-56 ukazuje skupinu interagujících a slučujících galaxií v ranném vesmíru.
ESO / M. Kornmessere

Skutečnost, že se tyto galaxie již shromáždily v takové masivní struktuře pouhých 1, 4 miliardy let po velkém třesku, je výzvou pro naše představy o tom, jak se tvoří shluky galaxií.

Klastry jsou největší gravitačně vázané struktury ve vesmíru, které obsahují stovky nebo dokonce tisíce galaxií vázaných jejich masivními halomi temné hmoty. Ale netvoří se najednou, protože galaxie se v raných letech vesmíru spojují, formující se skupina se nazývá protocluster .

Protocluster by se nakonec mohl stát shlukem galaxií nebo, v závislosti na jeho prostředí, by se mohl rozpadnout. V případě SPT 2349 56 tým uvádí v 26. dubna Nature (plný text je k dispozici zde), že 14 galaxií je dostatečně blízko sebe, aby rostoucí struktura pravděpodobně přežila dodnes. Do té doby (nebo spíše nyní) se alespoň některé ze 14 galaxií sloučí do jediné masivní eliptické galaxie, jak se obvykle vyskytuje v jádrech clusterů galaxií.

Protocluster byl nejprve pozorován jako jasný šmouha emitující záření milimetrových vlnových délek při pozorováních provedených dalekohledem na jižním pólu. Následná pozorování Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), kombinovaná s pozorováním Spitzera na infračervených vlnových délkách, zjistila, že šmouha sestávala z nejméně 14 galaxií tvořících hvězdy z obrovských plynových nádrží.

Poté, co dalekohled na Jižním pólu odhalil světlý bod záření milimetrových vln, následná pozorování experimentu Atacama Pathfinder Experiment odhalila další podrobnosti. Nakonec ALMA vyřešila jednotlivé galaxie v tomto protoclusteru, který existoval pouhých 1, 4 miliardy let po Velkém třesku.
ESO / ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / Miller et al.

Dvě nejjasnější galaxie vytvářejí každoročně více než tisíc hvězd Slunce v regionech, které jsou pátou velikostí Mléčné dráhy.

„Skutečnost, že se to děje tak brzy v dějinách vesmíru, představuje pro dnešní chápání struktury struktur ve vesmíru obrovskou výzvu, “ říká Scott Chapman (Dalhousie University, Kanada).

Tým porovnával svá pozorování SPT 2349–56 s aktuálně dostupnou teorií. Zatímco většina dosud objevených protokterů je asi tak jasná, jak předpovídají modely, SPT 2349–56 je 10krát jasnější, než by měla být. Stejně tak počítačové simulace nedokázaly vyrobit protoclustery produkující tolik hvězd, kolik je SPT 2349–56.

Autoři však uznávají, že současné modely jsou svým rozsahem omezené. Allison Noble (MIT), odborník na formování shluků galaxií, který nebyl zapojen do studie, souhlasí s tím, že současné modely nejsou dostatečně široké, aby předpověděly takový extrémní případ. "Simulace zatím nezkoušely dostatečně velké kosmologické měřítka, aby bylo možné plně posoudit jedinečnost tohoto objektu, " říká Noble.

Protocluster se také snadněji našel právě proto, že je tak extrémní. „Vysoce hvězdarové protokteri jsou příslovečnou„ jehlou v kupce sena “, dodává Noble, „ s výjimkou toho, že je v tomto případě jehla červeně žhavá, což způsobuje, že okolní seno žhne, a tak je lépe vidět. “

SPT 2349–56 je pravděpodobně nejvzdálenějším protoclusterem, který byl dosud znám, ale jiný nedávný výzkum ho našel téměř tak daleko. Iván Oteo (University of Edinburgh a European Southern Observatory) a jeho kolegové informují o dalším protoclusteru 10 zaprášených hvězdných galaxií existujících o 200 milionů let později v 20. astrofyzikálním časopise . Tato skupina, oficiálně známá jako SMM J004224, byla poprvé objevena jako kulička infračervené emise v obrazech z kosmického dalekohledu Herschel; Pozorování ALMA později vyřešila jednotlivé galaxie.

Millerův tým předpovídá, že na celé obloze existuje pouze 16 takových masivních struktur - pokud ano, už jsme je našli. Tito protoclustery pomohou astronomům pochopit a možná revidovat jejich představy o tom, jak vesmír vytvořil své největší struktury.