Astronomowie świadkami łączenia się galaktyk

Zaglądając w głąb kosmosu, do czasu, gdy Wszechświat miał zaledwie 10% obecnego wieku, astronomowie natknęli się na skupisko 14 galaktyk, które są bliskie zderzeniu się i połączeniu w jedną ogromną gromadę galaktyk.

Ta ściśle związana galaktyczna protogromada znajduje się około 12,4 miliarda lat świetlnych stąd, co oznacza, że jej światło zaczęło do nas wędrować, gdy Wszechświat miał zaledwie 1,4 mld lat, czyli ok. 1/10 obecnego wieku. Jej poszczególne galaktyki tworzą gwiazdy nawet 1 000 razy szybciej od naszej rodzimej Galaktyki i są stłoczone wewnątrz obszaru przestrzeni kosmicznej jedynie trzykrotnie większym od Drogi Mlecznej.

Uchwycenie masywnej gromady galaktyk w procesie formacji jest spektakularne samo w sobie. Jednak fakt, że ma to miejsce na tak wczesnym etapie istnienia Wszechświata stanowi ogromne wyzwanie dla naukowców do zrozumienia sposobu, w jaki podobne struktury formują się we Wszechświecie.

Podczas kilku pierwszych milionów lat historii kosmosu, normalna materia i ciemna materia zaczęły się gromadzić w coraz większe skupiska, ostatecznie dając początek gromadom galaktyk – największym obiektom w znanym Wszechświecie. Z masami porównywalnymi milionom miliardów Słońc, mogą zawierać aż tysiąc galaktyk, ogromne ilości ciemnej materii, olbrzymie czarne dziury i emitujący promieniowanie rentgenowskie gaz, który osiąga temperaturę ponad miliona stopni.

Obecna teoria i modele komputerowe sugerują jednak, że protogromady tak masywne, jak obserwowane przez ALMA, powinny ewoluować znacznie dłużej.

Sposób, w jaki skupisko galaktyk stało się tak duże w tak krótkim czasie na razie jest trochę tajemniczy, gdyż nie budowało się stopniowo przez miliardy lat, jak mogliby tego oczekiwać astronomowie. Odkrycie to stanowi okazję do zbadania, w jaki sposób gromady galaktyk i ich masywne galaktyki zebrały się w tak ekstremalnych środowiskach.

Ta szczególna galaktyczna protogromada, oznaczona jako SPT2349-56, po raz pierwszy została zaobserwowana jako słabe plamki światła na falach milimetrowych w 2010 roku przy użyciu National Science Foundation’s South Pole Telescope. Obserwacje kontrolne za pomocą teleskopu APEX pomogły stwierdzić, że w rzeczywistości jest to bardzo odległe źródło galaktyczne i godne jest obserwacji z wykorzystaniem ALMA. Wysoka czułość i rozdzielczość ALMA pozwoliły astronomom rozróżnić aż 14 pojedynczych obiektów na zaskakująco małym obszarze przestrzeni, potwierdzając, że obiekt był archetypowym przykładem protogromady w bardzo wczesnym stadium rozwoju.

Ogromna odległość do tej gromady oraz wyraźnie określone składniki oferują astronomom niebywałą okazję do zbadania niektórych z pierwszych etapów powstawania gromady mniej niż 1,5 mld lat po Wielkim Wybuchu. Wykorzystując dane ALMA jako warunki wyjściowe dla zaawansowanych symulacji komputerowych, naukowcy byli w stanie wskazać, że obecny zbiór galaktyk prawdopodobnie wzrośnie i rozwinie się na przestrzeni miliardów lat.

ALMA dała astronomom po raz pierwszy jasny punkt wyjścia do przewidywania ewolucji gromad galaktyk. Z biegiem czasu te 14 galaktyk, które oni obserwują, przestanie tworzyć gwiazdy, zaczną się zderzać ze sobą, tworząc jedną gigantyczną galaktykę. 

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
Astronomers Witness Galaxy Megamerger

Źródło: NRAO

Na zdjęciu: Wizja artystyczna 14 galaktyk wykrytych przez ALMA, które pojawiły się w bardzo wczesnym, bardzo odległym Wszechświecie. Galaktyki te są w trakcie łączenia się, by ostatecznie utworzyć serce ogromnej gromady galaktyk. Źródło: NRAO/AUI/NSF; S. Dagnello