Súčasné teórie formovania galaxií sú založené na hierarchickom zlúčení menších entít do väčších a väčších štruktúr, počnúc veľkosťou hviezdneho guľového zhluku a končiac zhlukami galaxií. Podľa tohto scenára sa predpokladá, že v mladom vesmíre neexistovali žiadne masívne galaxie.
Tento názor však možno bude teraz potrebné revidovať. Pomocou nástroja s viacerými režimami FORS2 na veľmi veľkom ďalekohľade v Paranale identifikoval tím talianskych astronómov štyri vzdialené galaxie, niekoľkokrát masívnejšie ako galaxia Mliečna dráha alebo rovnako masívne ako najťažšie galaxie v súčasnom vesmíre. Tieto galaxie sa museli vytvoriť, keď bol vesmír len asi 2 000 miliónov rokov, teda asi pred 12 000 miliónmi rokov.
Novoobjavené objekty môžu byť členmi populácie starých masívnych galaxií, ktoré neboli doteraz odhalené.
Existencia takýchto systémov ukazuje, že vytváranie masívnych eliptických galaxií bolo v ranom vesmíre oveľa rýchlejšie, ako sa očakávalo zo súčasnej teórie.
Hierarchické zlúčenie
Galaxie sú ako ostrovy vo vesmíre, vyrobené z hviezd, ako aj z mrakov prachu a plynu. Prichádzajú v rôznych veľkostiach a tvaroch. Astronómovia vo všeobecnosti rozlišujú medzi špirálovými galaxiami - napríklad našou vlastnou Mliečnou cestou, NGC 1232 alebo slávnou galaxiou Andromeda - a eliptickými galaxiami, ktoré väčšinou obsahujú staré hviezdy a majú veľmi málo prachu alebo plynu. Niektoré galaxie sú stredné medzi špirálovými a eliptickými a označujú sa ako lentikulárne alebo sféroidné galaxie.
Galaxie majú nielen odlišný tvar, ale líšia sa aj veľkosťou: niektoré môžu byť v našej Mliečnej dráhe „ľahké“ ako hviezdny guľový klaster (tj obsahujú približne ekvivalent niekoľkých miliónov Slnka), zatiaľ čo iné môžu byť hmotnejšie ako milión miliónov Slnka. V súčasnosti sa viac ako polovica hviezd vo vesmíre nachádza v masívnych sféroidných galaxiách.
Jednou z hlavných otvorených otázok modernej astrofyziky a kozmológie je to, ako a kedy sa galaxie formovali a vyvíjali od prvotného plynu, ktorý vyplnil skorý vesmír. Podľa najobľúbenejšej súčasnej teórie sú galaxie v miestnom vesmíre výsledkom relatívne pomalého procesu, v ktorom sa malé a menej masívne galaxie spájajú a postupne vytvárajú väčšie a masívnejšie galaxie. V tomto scenári, nazývanom „hierarchické zlučovanie“, bol mladý vesmír obývaný malými galaxiami s malou hmotnosťou, zatiaľ čo súčasný vesmír obsahuje veľké, staré a masívne galaxie - posledné, ktoré sa vytvorilo v konečnej fáze pomalého procesu zostavovania.
Keby bol tento scenár pravdivý, nemali by sme v mladom vesmíre nájsť masívne eliptické galaxie. Alebo, inými slovami, kvôli konečnej rýchlosti svetla by nemali byť také masívne galaxie veľmi ďaleko od nás. A skutočne, až doteraz nebola známa žiadna stará eliptická galaxia mimo rádio-galaxie pri červenom posunu 1,55, ktorá bola objavená takmer pred desiatimi rokmi.
Prieskum K20
Aby sa lepšie porozumelo procesu formovania galaxií a overilo sa, či je scenár hierarchického zlučovania platný, tím talianskych a európskych astronómov použil veľmi veľký teleskop ESO ako „stroj času“ na vyhľadávanie veľmi vzdialených eliptických galaxií. Toto však nie je triviálne. Vzdialené eliptické galaxie s obsahom starých a červených hviezd musia byť skutočne veľmi slabými objektmi na optických vlnových dĺžkach, pretože podstatná časť ich svetla sa redshiftuje do infračervenej časti spektra. Vzdialené eliptické galaxie teda patria medzi najťažšie pozorovacie ciele aj pre najväčšie teleskopy; To je tiež dôvod, prečo rekord 1,55 s červeným posunom pretrváva tak dlho.
Táto výzva však výskumníkov nezastavila. Získali hlbokú optickú spektroskopiu pomocou prístroja s viacerými režimami FORS2 na VLT pre vzorku 546 slabých objektov nájdených v oblasti oblohy 52 arcmin2 (alebo približne jednu desatinu oblasti splnu) známej ako pole K20 a ktorá sa čiastočne prekrýva s oblasťou TOVAR - Juh. Ich vytrvalosť sa vyplatila a oni boli odmenení objavom štyroch starých, obrovských galaxií s červeným posunom medzi 1,6 a 1,9. Tieto galaxie sú vidieť, keď bol vesmír iba asi 25% jeho súčasného veku 13 700 miliónov rokov.
V prípade jednej z galaxií profitoval tím K20 aj z databázy verejne dostupných spektier v oblasti GOODS - Juh, ktorú prijal tím ESO / GOODS.
Nová populácia galaxií
Novoobjavené galaxie sa teda objavujú, keď bol vesmír asi pred 3 500 miliónmi rokov, tj. Pred 10 000 miliónmi rokov. Ale zo získaných spektier sa zdá, že tieto galaxie obsahujú hviezdy s veku od 1 000 do 2 000 miliónov rokov. To znamená, že galaxie sa museli podľa toho utvoriť skôr a že v podstate museli dokončiť svoje zhromaždenie v okamihu, keď bol Vesmír starý len 1 500 až 2 500 miliónov rokov.
Zdá sa, že galaxie majú hmotnosti presahujúce sto miliónov miliónov slnečných hmôt, a preto majú veľkosť podobnú najmasívnejším galaxiám v súčasnom vesmíre. Doplnkové snímky nasnímané v rámci prieskumu GOODS („Veľký prieskum z veľkých observatórií“) pomocou Hubbleovho vesmírneho teleskopu ukazujú, že tieto galaxie majú štruktúry a tvary viac-menej totožné s tými, ktoré sa nachádzajú v dnešných masívnych eliptických galaxiách.
Nové pozorovania preto odhalili novú populáciu veľmi starých a masívnych galaxií.
Existencia takýchto masívnych a starých sféroidných galaxií v ranom vesmíre ukazuje, že zhromažďovanie dnešných masívnych eliptických galaxií sa začalo oveľa skôr a bolo oveľa rýchlejšie, ako sa predpokladalo v hierarchickej teórii zlučovania. Andrea Cimatti (INAF, Firenze, Taliansko), vedúca tímu: „Naša nová štúdia teraz prináša základné otázky týkajúce sa nášho porozumenia a poznania procesov, ktoré regulovali genézu a vývojovú históriu vesmíru a jeho štruktúr.“
Pôvodný zdroj: ESO News Release
