Połączenie ultrajasnych galaktyk wczesnego Wszechświata

Nowe obserwacje wykonane przez sieć ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) ujawniają nie zaobserwowane nigdy przedtem, bardzo bliskie spotkanie dwóch jasnych i wyjątkowo masywnych galaktyk wczesnego Wszechświata. Astronomowie nazywają takie obiekty gwiazdotwórczymi galaktami ultrajasnymi. Wydaje się, że w początkowych etapach istnienia Kosmosu - gdy większość galaktyk dopiero się formowała - powinny być one niezwykle rzadkie. Jednocześnie cechuje je ogromne tempo powstawania nowych gwiazd.

Astronomowie uchwycili te dwie galaktyki (znane od teraz pod wspólna nazwą ADFS-27) na początowym etapie stopniowo zachodzącego procesu zlewania się ze sobą - tzw. mergera galaktycznego. Wszystko zdaje się wskazywać na to, że połączą się z czasem w jedną dużą galaktykę eliptyczną. Wcześniejsze interakcje między nimi pomogły najwyraźniej zapoczątkować silny rozbłysk procesów formowania się gwiazd. Naukowcy spekulują, że połączenie tak bardzo masywnych obiektów galaktycznych może ostatecznie utworzyć nawet jądro większej struktury - całej gromady galaktyk!

Biorąc pod uwagę znaczną odległość ADFS-27 od Ziemi i ich wręcz gorączkową aktywność gwiazdotwórczą możemy zatem założyć, że jesteśmy świadkami najbardziej intensywnej fuzji galaktyk, jaką dotychczas zaobserwowano. Para ADFS-27 znajduje się w odległości blisko 12.7 miliardów lat świetlnych od Ziemi i "leży" w gwiazdozbiorze Dorado (Złotej Ryby). Przy tej odległości widzimy ten układ takim, jakim był w rzeczywistości wtedy, gdy Wszechświat liczył sobie tylko około miliarda lat.

Astronomowie początkowo wykryli parę galaktyk przy pomocy Kosmicznego Teleskopu Herschela obserwującego niebo w podczerwieni. Pojawił się on jako pojedyncza czerwona kropka, ledwo dostrzegalna na zdjęciach z przeglądu nieba południowego. Te wstępne obserwacje sugerowały jednak, że pozornie słaby obiekt może być w rzeczywistości zarazem bardzo jasny i bardzo odległy. Dalsze obserwacje z użyciem instrumentu APEX (Atacama Pathfinder EXperiment) potwierdziły te przypuszczenia i umożliwiły wykonanie jeszcze bardziej szczegółowych obserwacji radiowych przez sieć ALMA - która, dzięki swej ogromnej zdolności rozdzielczej i czułości, zmierzyła dokładniej odległość do ADFS-27. Jednocześnie pokazała, że faktycznie mamy do czynienia nie z jedną, a dwiema galaktykami.

Znalezienie tak ekstremalnie odległych przypadków jasnych i masywnych, rzadkich galaktyk może świadczyć o tym, że znajdują się one w szczególnie gęstym regionie Wszechświata. W każdym razie obszar ten był bardzo gęsty w tym danym okresie swej historii. Tempo powstawania gwiazd w obu galaktykach jest szacowane na około 50 razy większe niż w naszej Drodze Mlecznej. Same galaktyki mają postać spłaszczonych i rotujących dysków, w których znajduje się wiele masywnych, niebieskich gwiazd. Większości intensywnego światła tych gwiazd nigdy jednak zdaniem naukowców nie ujrzymy, gdyż nie wydostanie się ono z galaktyk, ponieważ w każdej z nich znajdują się także ogromne ilości blokującego promieniowanie pyłu. Pył pochłania jasne światło i w rezultacie rozgrzewa się, po czym wypromieniowuje nadwyżkę energii w podczerwieni (dlatego obiekt był widoczny na tej właśnie długości fali). Gdy to promieniowanie podczerwone przemierza drogę ku Ziemi, postępująca ekspansja Wszechświata rozciąga je (zmienia długość fali) do dłuższych fal milimetrowych i submilimetrowych, zgodnie ze znanym Efektem Dopplera. Sieć ALMA specjalizuje się właśnie w obserwowaniu ciał niebieskich na takich długościach fali - i dzięki temu mogła zobaczyć tam dwie odrębne galaktyki. Co ciekawe, ze względu na dużą odległość i obecność pyłu galaktyki te są całkowicie niewidzialne dla współczesnych teleskopów optycznych.

Nowe obserwacje wykazały również, że galaktyki są oddalone od siebie o około 30 000 lat świetlnych i poruszają się względem siebie z prędkością mniej więcej kilkuset kilometrów na sekundę. Z czasem ruch ten zwolni i zaczną one jednak opadać na siebie, co prawdopodobnie doprowadzi do szeregu bliskich spotkań przed końcowym połączeniem się w jedną masywną galaktykę. Może to zająć nawet kilkaset milionów lat.


Czytaj więcej:

Źródło: NRAO/ALMA

Zdjęcie: galaktyki ADFS-27.  Źródło: NRAO/AUI/NSF, B. Saxton; ESA Herschel; ESO APEX; ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); D. Riechers