Πιστωτική εικόνα: Χαμπλ
Μια διεθνής ομάδα αστρονόμων έχει συγκεντρώσει στοιχεία ότι οι γαλαξίες σχηματίστηκαν πολύ γρήγορα μετά το Big Bang. Αυτό σημαίνει ότι είναι μόλις 1,5 δισεκατομμύριο ετών, μια εποχή που το Σύμπαν ήταν μόλις το 10% της τρέχουσας εποχής του. Πιστεύεται ότι αυτές οι συστάδες σχηματίστηκαν τόσο γρήγορα επειδή αυτές οι περιοχές ήταν απίστευτα πυκνές με υλικό.
Κοιτώντας πίσω στο παρελθόν σχεδόν 9 δισεκατομμύρια χρόνια, μια διεθνής ομάδα αστρονόμων βρήκε ώριμους γαλαξίες σε ένα νέο σύμπαν. Οι γαλαξίες είναι μέλη ενός σμήνους γαλαξιών που υπήρχαν όταν το σύμπαν ήταν μόλις 5 δισεκατομμύρια χρόνια, ή περίπου το 35 τοις εκατό της σημερινής εποχής του. Αυτή η συναρπαστική απόδειξη ότι οι γαλαξίες πρέπει να έχουν αρχίσει να σχηματίζονται αμέσως μετά το big bang ενισχύθηκε από παρατηρήσεις που έγιναν από την ίδια ομάδα αστρονόμων όταν κοίταξαν ακόμη πιο μακριά στο παρελθόν. Η ομάδα βρήκε εμβρυϊκούς γαλαξίες μόλις 1,5 δισεκατομμύριο χρόνια μετά τη γέννηση του Κόσμου, ή το 10% της σημερινής εποχής του σύμπαντος. Οι «γαλαξίες των μωρών» βρίσκονται σε ένα ακόμη αναπτυσσόμενο σύμπλεγμα, το πιο μακρινό πρωτόκολλο που έχει βρεθεί ποτέ.
Η προηγμένη κάμερα για έρευνες (ACS) στο διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble της NASA χρησιμοποιήθηκε για να κάνει παρατηρήσεις για το τεράστιο σύμπλεγμα, το RDCS 1252.9-2927 και το πρωτόκολλο, TN J1338-1942. Παρατηρήσεις από το Παρατηρητήριο Ακτίνων Χ Chandra της NASA απέδωσαν την περιεκτικότητα σε μάζα και βαριά στοιχεία του RDCS 1252, το πιο μαζικό γνωστό σύμπλεγμα για αυτήν την εποχή. Αυτές οι παρατηρήσεις αποτελούν μέρος μιας συντονισμένης προσπάθειας της επιστημονικής ομάδας ACS για τον εντοπισμό του σχηματισμού και της εξέλιξης των ομάδων γαλαξιών σε ένα ευρύ φάσμα κοσμικού χρόνου. Το ACS κατασκευάστηκε ειδικά για μελέτες τέτοιων απομακρυσμένων αντικειμένων.
Αυτά τα ευρήματα υποστηρίζουν περαιτέρω παρατηρήσεις και θεωρίες ότι οι γαλαξίες σχηματίστηκαν σχετικά νωρίς στην ιστορία του Κόσμου. Η ύπαρξη τέτοιων τεράστιων συστάδων στο πρώιμο σύμπαν συμφωνεί με ένα κοσμολογικό μοντέλο όπου σχηματίζονται συστάδες από τη συγχώνευση πολλών υποσυστημάτων σε ένα σύμπαν που κυριαρχείται από ψυχρή σκοτεινή ύλη. Ωστόσο, η ακριβής φύση της ψυχρής σκοτεινής ύλης δεν είναι ακόμη γνωστή.
Η πρώτη μελέτη του Χαμπλ υπολόγισε ότι οι γαλαξίες στο RDCS 1252 αποτέλεσαν το μεγαλύτερο μέρος των αστεριών τους πριν από περισσότερα από 11 δισεκατομμύρια χρόνια (σε μετατοπίσεις ερυθρού μεγέθους μεγαλύτερες από 3). Τα αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν στο τεύχος 20 της Οκτωβρίου 2003 του Astrophysical Journal. Ο κύριος συγγραφέας της εφημερίδας είναι ο John Blakeslee του Πανεπιστημίου Johns Hopkins στη Βαλτιμόρη, Md.
Η δεύτερη μελέτη του Χαμπλ αποκάλυψε, για πρώτη φορά, ένα πρωτοσέλιδο «βρεφικών γαλαξιών» που υπήρχε πριν από περισσότερα από 12 δισεκατομμύρια χρόνια (στο redshift 4.1). Αυτοί οι γαλαξίες είναι τόσο νέοι που οι αστρονόμοι μπορούν ακόμα να δουν ένα αστέρι να σχηματίζεται μέσα τους. Οι γαλαξίες ομαδοποιούνται γύρω από έναν μεγάλο γαλαξία. Αυτά τα αποτελέσματα θα δημοσιευτούν στο τεύχος της Φύσης 1 Ιανουαρίου 2004. Ο κύριος συγγραφέας της εφημερίδας είναι ο George Miley του Leiden Observatory στις Κάτω Χώρες.
«Μέχρι πρόσφατα, οι άνθρωποι δεν πίστευαν ότι υπήρχαν συστάδες όταν το σύμπαν ήταν μόλις 5 δισεκατομμύρια ετών», εξήγησε ο Blakeslee.
«Ακόμα κι αν υπήρχαν τέτοιες συστάδες», πρόσθεσε ο Miley, «μέχρι πρόσφατα οι αστρονόμοι πίστευαν ότι ήταν σχεδόν αδύνατο να βρεθούν συστάδες που υπήρχαν πριν από 8 δισεκατομμύρια χρόνια. Στην πραγματικότητα, κανείς δεν ήξερε πότε ξεκίνησε η ομαδοποίηση. Τώρα μπορούμε να το παρακολουθήσουμε. "
Και οι δύο μελέτες οδήγησαν τους αστρονόμους στο συμπέρασμα ότι αυτά τα συστήματα είναι οι πρόγονοι των συστάδων των γαλαξιών που φαίνονται σήμερα. «Το σύμπλεγμα RDCS 1252 μοιάζει με ένα σημερινό σύμπλεγμα», δήλωσε ο Marc Postman του Επιστημονικού Ινστιτούτου Διαστημικού Τηλεσκοπίου στη Βαλτιμόρη, Md., Και συν-συγγραφέας και των δύο ερευνητικών εργασιών. "Στην πραγματικότητα, αν θέλατε να το τοποθετήσετε δίπλα σε ένα σημερινό σύμπλεγμα, δεν θα ξέρετε ποιο είναι."
Μια ιστορία δύο συστάδων
Πώς μπορούν οι γαλαξίες να αναπτυχθούν τόσο γρήγορα μετά το big bang; «Είναι η περίπτωση των πλούσιων να γίνονται πλουσιότεροι», είπε ο Blakeslee. «Αυτά τα σμήνη αναπτύχθηκαν γρήγορα επειδή βρίσκονται σε πολύ πυκνές περιοχές, οπότε υπάρχει αρκετό υλικό για τη δημιουργία γαλαξιών-μελών πολύ γρήγορα.»
Αυτή η ιδέα ενισχύεται από τις παρατηρήσεις ακτίνων Χ του μαζικού συμπλέγματος RDCS 1252. Ο Chandra και το XMM-Newton της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας παρείχαν στους αστρονόμους τις πιο ακριβείς μέχρι σήμερα μετρήσεις των ιδιοτήτων ενός τεράστιου νέφους ζεστού αερίου που διαπερνά το τεράστιο σύμπλεγμα. Αυτό το αέριο 160 εκατομμυρίων Φαρενάιτ (70 εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου) είναι μια δεξαμενή των περισσότερων από τα βαριά στοιχεία του συμπλέγματος και ένας ακριβής ιχνηλάτης της συνολικής του μάζας. Ένα έγγραφο του Piero Rosati του Ευρωπαϊκού Νότιου Παρατηρητηρίου (ESO) και των συναδέλφων του που παρουσιάζει τις παρατηρήσεις ακτίνων Χ του RDCS 1252 θα δημοσιευθεί τον Ιανουάριο του 2004 στο Astronomical Journal.
«Η ευκρινής όραση του Chandra έλυσε το σχήμα του φωτοστέφανου καυτού αερίου και έδειξε ότι το RDCS 1252 είναι πολύ ώριμο για την ηλικία του», δήλωσε η Rosati, η οποία ανακάλυψε το σύμπλεγμα με το τηλεσκόπιο ακτίνων Χ ROSAT.
Το RDCS 1252 μπορεί να περιέχει πολλές χιλιάδες γαλαξίες. Ωστόσο, οι περισσότεροι από αυτούς τους γαλαξίες είναι πολύ αχνείς για ανίχνευση. Αλλά τα ισχυρά «μάτια» του ACS επισήμαναν αρκετές εκατοντάδες από αυτά. Οι παρατηρήσεις που χρησιμοποιούν το Μεγάλο Τηλεσκόπιο του ESO (VLT) παρείχαν μια ακριβή μέτρηση της απόστασης από το σύμπλεγμα. Το ACS επέτρεψε στους ερευνητές να προσδιορίσουν με ακρίβεια τα σχήματα και τα χρώματα των 100 γαλαξιών, παρέχοντας πληροφορίες για τις ηλικίες των αστεριών που κατοικούν σε αυτά. Η ομάδα ACS υπολόγισε ότι τα περισσότερα από τα αστέρια στο σύμπλεγμα είχαν ήδη σχηματιστεί όταν το σύμπαν ήταν περίπου 2 δισεκατομμύρια χρόνια. Επιπλέον, οι παρατηρήσεις ακτίνων Χ έδειξαν ότι 5 δισεκατομμύρια χρόνια μετά τη μεγάλη έκρηξη, το θερμό αέριο που περιβάλλει είχε εμπλουτιστεί με βαριά στοιχεία από αυτά τα αστέρια και είχε παρασυρθεί από τους γαλαξίες.
Εάν οι περισσότεροι γαλαξίες στο RDCS 1252 έχουν φτάσει στην ωριμότητα και εγκαθίστανται σε μια ήσυχη ενηλικίωση, οι σχηματισμοί γαλαξιών στο μακρινό πρωτοσέλιδο βρίσκονται στην ενεργητική, ακατάστατη νεολαία τους.
Το πρωτότυπο σύμπλεγμα TN J1338 περιέχει έναν τεράστιο εμβρυϊκό γαλαξία που περιβάλλεται από μικρότερους γαλαξίες που αναπτύσσονται, οι οποίοι μοιάζουν με τελείες στην εικόνα του Χαμπλ.
Ο κυρίαρχος γαλαξίας παράγει θεαματικά αεριωθούμενα πίδακες, που τροφοδοτούνται από μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα βαθιά μέσα στον πυρήνα του γαλαξία. Η αλληλεπίδραση μεταξύ αυτών των αεριωθούμενων αεροπλάνων και του αερίου μπορεί να διεγείρει ένα χείμαρρο γέννησης αστεριών.
Η ενεργειακή ανακάλυψη του ραδιοτηλεσκοπίου γαλαξία ώθησε τους αστρονόμους να κυνηγήσουν τους μικρότερους γαλαξίες που αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος του σμήνους.
«Οι μαζικές συστάδες είναι οι πόλεις του σύμπαντος, και οι ραδιο γαλαξίες μέσα τους είναι οι καπνοδόχοι που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε για να τους βρούμε όταν μόλις αρχίζουν να σχηματίζονται», δήλωσε η Miley.
Τα δύο ευρήματα υπογραμμίζουν τη δύναμη του συνδυασμού παρατηρήσεων από πολλά διαφορετικά τηλεσκόπια που παρείχαν θέα στο μακρινό σύμπαν σε μια σειρά μηκών κύματος. Η προηγμένη κάμερα του Hubble παρείχε κρίσιμες πληροφορίες σχετικά με τη δομή και των δύο απομακρυσμένων συστάδων γαλαξιών. Η όραση ακτίνων Χ των Chandra και XMM-Newton παρείχε τις βασικές μετρήσεις του αρχέγονου αερίου στο οποίο ενσωματώνονται οι γαλαξίες στο RDCS 1252 και ακριβείς εκτιμήσεις της συνολικής μάζας που περιέχεται σε αυτό το σύμπλεγμα. Μεγάλα επίγεια τηλεσκόπια, όπως το VLT, παρείχαν ακριβείς μετρήσεις της απόστασης και των δύο συστάδων καθώς και τη χημική σύνθεση των γαλαξιών σε αυτά.
Η ομάδα ACS πραγματοποιεί περαιτέρω παρατηρήσεις μακρινών συστάδων για να παγιώσει την κατανόησή μας για το πώς αυτές οι νέες συστάδες και οι γαλαξίες τους εξελίσσονται στη μορφή των πραγμάτων που βλέπουμε σήμερα. Οι προγραμματισμένες παρατηρήσεις τους περιλαμβάνουν τη χρήση παρατηρήσεων σχεδόν υπέρυθρων για την ανάλυση των ποσοστών σχηματισμού άστρων σε ορισμένα από τα σμήνη-στόχους, συμπεριλαμβανομένου του RDCS 1252, για τη μέτρηση της κοσμικής ιστορίας του σχηματισμού αστεριών σε αυτές τις τεράστιες δομές. Η ομάδα ψάχνει επίσης τις περιοχές γύρω από πολλούς εξαιρετικά απομακρυσμένους γαλαξίες ραδιοφώνου για πρόσθετα παραδείγματα πρωτοσυστάδων. Ο απώτερος επιστημονικός στόχος της ομάδας είναι να δημιουργήσει μια ολοκληρωμένη εικόνα της εξέλιξης των συστάδων, ξεκινώντας από τον σχηματισμό στις πρώτες εποχές και αναλύοντας την εξέλιξη μέχρι σήμερα.
Αρχική πηγή: Δελτίο ειδήσεων Hubble
