Obrazový kredit: Hubble
Medzinárodný tím astronómov zhromaždil dôkazy o tom, že galaxie sa formovali veľmi rýchlo po Veľkom tresku. To znamená, že majú len 1,5 miliardy rokov, čo je čas, keď bol vesmír iba 10% jeho súčasného veku. Verí sa, že tieto zhluky sa vytvorili tak rýchlo, pretože tieto oblasti boli s materiálom neuveriteľne husté.
Pri pohľade späť v čase takmer 9 miliárd rokov našiel medzinárodný tím astronómov zrelé galaxie v mladom vesmíre. Galaxie sú členmi zoskupenia galaxií, ktoré existovali, keď bol vesmír iba 5 miliárd rokov, alebo asi 35 percent jeho súčasného veku. Tento presvedčivý dôkaz, že galaxie sa museli začať formovať hneď po veľkom tresku, bol podporený pozorovaniami toho istého tímu astronómov, keď sa obzerali ešte ďalej v čase. Tím našiel embryonálne galaxie iba 1,5 miliardy rokov po narodení vesmíru alebo 10 percent súčasného vesmíru. „Detské galaxie“ sa nachádzajú v stále sa rozvíjajúcom zhluku, najďalej vzdialenejšom proto-zhluku, aký sa kedy našiel.
Pokročilá kamera pre prieskumy (ACS) na palube Hubbleovho vesmírneho teleskopu agentúry NASA sa použila na pozorovanie masívneho klastra RDCS 1252.9-2927 a proto-klastra TN J1338-1942. Pozorovania röntgenovým observatóriom Chandra agentúry NASA priniesli množstvo a obsah ťažkých prvkov v RDCS 1252, najmasívnejšom známom zoskupení pre túto epochu. Tieto pozorovania sú súčasťou koordinovaného úsilia vedeckého tímu ACS sledovať vývoj a vývoj zhlukov galaxií v širokom rozsahu kozmického času. ACS bol postavený špeciálne pre štúdium takýchto vzdialených objektov.
Tieto nálezy ďalej podporujú pozorovania a teórie, že galaxie sa formovali relatívne skoro v histórii vesmíru. Existencia takýchto masívnych zhlukov v ranom vesmíre súhlasí s kozmologickým modelom, v ktorom sa zhluky vytvárajú zlúčením mnohých podskupín vo vesmíre, ktorému dominuje studená temná hmota. Presná povaha studenej temnej hmoty však stále nie je známa.
Prvá štúdia Hubbleovho odhadu odhadla, že galaxie v RDCS 1252 tvorili väčšinu svojich hviezd pred viac ako 11 miliardami rokov (pri červených posunoch väčších ako 3). Výsledky boli publikované v Astrophysical Journal 20. októbra 2003. Hlavným autorom príspevku je John Blakeslee z Johns Hopkins University v Baltimore, Md.
Druhá štúdia Hubbleovho teleskopu prvýkrát odhalila proto-klaster „detských galaxií“, ktorý existoval pred viac ako 12 miliardami rokov (pri červenom posunutí 4.1). Tieto galaxie sú také mladé, že astronómovia v nich stále vidia nával hviezd. Galaxie sú zoskupené okolo jednej veľkej galaxie. Tieto výsledky budú uverejnené v 1. januári 2004, Nature. Hlavným autorom príspevku je George Miley z Leidenského observatória v Holandsku.
„Až donedávna si ľudia nemysleli, že zoskupenia existovali, keď bol vesmír len asi 5 miliárd rokov,“ vysvetlil Blakeslee.
„Aj keby existovali také zhluky,“ dodala Miley, „donedávna si astronómovia mysleli, že je takmer nemožné nájsť zhluky, ktoré existovali pred 8 miliardami rokov. Keď sa začalo zoskupovanie, v skutočnosti nikto nevedel. Teraz to môžeme vidieť. “
Obe štúdie viedli astronómov k záveru, že tieto systémy sú progenitormi dnes pozorovaných klastrov galaxií. "Klaster RDCS 1252 vyzerá ako súčasný klaster," uviedol Marc Postman z inštitútu Space Telescope Science Institute v Baltimore, MD a spoluautor oboch výskumných prác. "V skutočnosti, keby ste ho umiestnili vedľa dnešného klastra, nevedeli by ste, čo je to."
Príbeh dvoch klastrov
Ako môžu galaxie rásť tak rýchlo po veľkom tresku? "Je to prípad bohatnutia bohatých," povedal Blakeslee. "Tieto zoskupenia rástli rýchlo, pretože sa nachádzajú vo veľmi hustých oblastiach, takže je dosť materiálu na veľmi rýchle budovanie členských galaxií."
Túto myšlienku posilňujú röntgenové pozorovania masívneho zhluku RDCS 1252. Chandra a XMM-Newton Európskej vesmírnej agentúry poskytli astronómom najpresnejšie merania vlastností obrovského oblaku horúceho plynu, ktorý prenikne do obrovského zhluku. Tento 160-milión-stupňový Fahrenheitov plyn (70 miliónov-stupňov Celzia) je nádržou väčšiny ťažkých prvkov v zoskupení a presným indikátorom jeho celkovej hmotnosti. Papier Piera Rosatiho z Európskeho južného observatória (ESO) a jeho kolegov, ktorý predstavuje röntgenové pozorovania RDCS 1252, bude uverejnený v januári 2004 v Astronomickom časopise.
„Ostré videnie Chandry vyriešilo tvar horúceho plynu a ukázalo, že RDCS 1252 je už veľmi vyspelý pre svoj vek,“ uviedla Rosati, ktorá objavila zhluk pomocou röntgenového ďalekohľadu ROSAT.
RDCS 1252 môže obsahovať mnoho tisíc galaxií. Väčšina z týchto galaxií je však na detekciu príliš slabá. Ale silné „oči“ ACS určili niekoľko stoviek z nich. Pozorovania pomocou veľmi veľkého ďalekohľadu ESO (VLT) poskytli presné meranie vzdialenosti do zhluku. ACS umožnilo vedcom presne určiť tvary a farby 100 galaxií a poskytnúť informácie o veku hviezd, ktoré v nich žijú. Tím ACS odhadol, že väčšina hviezd v klastri bola vytvorená už vo veku asi 2 miliárd rokov. Röntgenové pozorovania ďalej ukázali, že 5 miliárd rokov po veľkom tresku bol okolitý horúci plyn obohatený o ťažké prvky z týchto hviezd a bol vyhodený z galaxií.
Ak väčšina galaxií v RDCS 1252 dosiahla zrelosť a usadila sa v pokojnej dospelosti, formujúce sa galaxie vo vzdialenom proto-klastri sú vo svojej energickej, neslušnej mladosti.
Proto-klaster TN J1338 obsahuje masívnu embryonálnu galaxiu obklopenú menšími vyvíjajúcimi sa galaxiami, ktoré na Hubblovom obrázku vyzerajú ako bodky.
Dominantná galaxia produkuje veľkolepé rádioaktívne trysky poháňané supermasívnou čiernou dierou hlboko v jadre galaxie. Interakcia medzi týmito prúdmi a plynom môže stimulovať prúd narodenia hviezd.
Objav energetických rádiových galaxií pomocou rádioteleskopov podnietil astronómov k lovu pre menšie galaxie, ktoré tvoria väčšinu zoskupenia.
"Masívne zhluky sú mestami vesmíru a rádiové galaxie v nich sú komíny, ktoré môžeme použiť na ich nájdenie, keď sa začínajú formovať," uviedla Miley.
Tieto dva nálezy podčiarkujú silu kombinovania pozorovaní z mnohých rôznych ďalekohľadov, ktoré poskytovali pohľady na vzdialený vesmír v rozsahu vlnových dĺžok. Pokročilá kamera Hubble poskytuje kritické informácie o štruktúre oboch vzdialených klastrov galaxií. Röntgenové videnie od spoločnosti Chandra a XMM-Newton poskytlo základné merania primárneho plynu, v ktorom sú zabudované galaxie v RDCS 1252, a presné odhady celkovej hmotnosti obsiahnutej v tomto zoskupení. Veľké pozemné teleskopy, ako napríklad VLT, poskytli presné merania vzdialenosti oboch zhlukov, ako aj chemického zloženia galaxií v nich.
Tím ACS vykonáva ďalšie pozorovania vzdialených zhlukov, aby upevnil naše chápanie toho, ako sa tieto mladé zhluky a ich galaxie vyvíjajú do tvaru vecí, ktoré sú dnes vidieť. Ich plánované pozorovania zahŕňajú použitie pozorovaní v blízkej infračervenej oblasti na analýzu rýchlosti tvorby hviezd v niektorých z cieľových zhlukov, vrátane RDCS 1252, na meranie kozmickej histórie tvorby hviezd v týchto masívnych štruktúrach. Tím tiež hľadá regióny okolo niekoľkých ultra-vzdialených rádiových galaxií kvôli ďalším príkladom proto-klastrov. Konečným vedeckým cieľom tímu je vytvoriť úplný obraz evolúcie klastrov, počnúc formáciou v najskorších epochách a podrobne opisujú vývoj až po súčasnosť.
Pôvodný zdroj: Hubble News Release
