Credit imagine: Hubble
O echipă internațională de astronomi a adunat dovezi că galaxiile s-au format foarte repede după Big Bang. Aceasta înseamnă că au doar 1,5 miliarde de ani, o perioadă în care Universul avea doar 10% din vârsta actuală. Se crede că aceste grupuri s-au format atât de repede, deoarece aceste zone au fost incredibil de dense cu materiale.
Privind înapoi în timp, aproape 9 miliarde de ani, o echipă internațională de astronomi a găsit galaxii mature într-un univers tânăr. Galaxiile sunt membre ale unui grup de galaxii care existau când universul avea doar 5 miliarde de ani, adică aproximativ 35% din vârsta sa actuală. Această dovadă convingătoare potrivit căreia galaxiile trebuie să fi început să se formeze chiar după ce big bang-ul a fost susținut de observațiile făcute de aceeași echipă de astronomi când au privit și mai departe în timp. Echipa a găsit galaxii embrionare la doar 1,5 miliarde de ani de la nașterea cosmosului, sau 10% din vârsta actuală a universului. „Galaxiile pentru bebeluși” se află într-un cluster în curs de dezvoltare, cel mai îndepărtat proto-cluster găsit vreodată.
Camera avansată pentru sondaje (ACS) la bordul Telescopului spațial Hubble al NASA a fost utilizată pentru a face observații asupra clusterului masiv, RDCS 1252.9-2927 și a proto-clusterului, TN J1338-1942. Observațiile realizate de Observatorul Chandra cu raze X de la NASA au obținut conținutul de elemente grele și masive din RDCS 1252, cel mai masiv grup cunoscut din acea epocă. Aceste observații fac parte dintr-un efort coordonat de echipa științifică ACS de a urmări formarea și evoluția grupurilor de galaxii pe o gamă largă de timp cosmic. ACS a fost construit în special pentru studiile unor astfel de obiecte îndepărtate.
Aceste descoperiri susțin în continuare observațiile și teoriile conform cărora galaxiile s-au format relativ timpuriu în istoria cosmosului. Existența unor astfel de clustere masive în universul timpuriu este de acord cu un model cosmologic în care grupurile se formează din fuziunea multor sub-clustere într-un univers dominat de materia întunecată rece. Nu este încă cunoscută natura precisă a materiei întunecate reci.
Primul studiu Hubble a estimat că galaxiile din RDCS 1252 au format cea mai mare parte a stelelor lor cu mai mult de 11 miliarde de ani în urmă (la redshift-uri mai mari de 3). Rezultatele au fost publicate în numărul 20 octombrie 2003 al Jurnalului Astrofizic. Autorul principal al lucrării este John Blakeslee de la Universitatea Johns Hopkins din Baltimore, Md.
Cel de-al doilea studiu Hubble a descoperit, pentru prima dată, un proto-grup de „galaxii infantile” care a existat în urmă cu peste 12 miliarde de ani (la redshift 4.1). Aceste galaxii sunt atât de tinere, încât astronomii pot vedea în continuare un flurry de stele care se formează în interiorul lor. Galaxiile sunt grupate în jurul unei mari galaxii. Aceste rezultate vor fi publicate în numărul 1 de ianuarie 2004 al Naturii. Autorul principal al lucrării este George Miley, de la Observatorul Leiden din Olanda.
"Până de curând oamenii nu credeau că grupurile existau când universul avea doar aproximativ 5 miliarde de ani", a explicat Blakeslee.
„Chiar dacă ar exista astfel de grupuri”, a adăugat Miley, „până nu demult astronomii credeau că este aproape imposibil să găsească clustere care existau acum 8 miliarde de ani. De fapt, nimeni nu știa cu adevărat când a început clusteringul. Acum putem asista la asta. ”
Ambele studii i-au determinat pe astronomi să concluzioneze că aceste sisteme sunt progenitorii grupărilor de galaxii văzute astăzi. „Clusterul RDCS 1252 arată ca un cluster actual”, a declarat Marc Postman, de la Institutul de Științe a Telescopului Spațial din Baltimore, Md., Și co-autor al ambelor lucrări de cercetare. „De fapt, dacă ar fi să-l așezi lângă un cluster actual, nu ai ști cine este.”
O poveste a două clustere
Cum pot galaxiile să crească atât de repede după big bang? "Este un caz al celor bogați din ce în ce mai bogați", a spus Blakeslee. „Aceste grupuri au crescut rapid deoarece sunt localizate în regiuni foarte dense, astfel încât există suficient material pentru a acumula galaxiile membre foarte rapid.”
Această idee este consolidată de observațiile cu raze X ale clusterului masiv RDCS 1252. Chandra și XMM-Newton ale Agenției Spațiale Europene au furnizat astronomilor măsurătorile cele mai precise până în prezent cu privire la proprietățile unui imens nor de gaz fierbinte care pătrunde în clusterul masiv. Acest gaz Fahrenheit de 160 de milioane de grade (70 de milioane de grade Celsius) este un rezervor al majorității elementelor grele din cluster și un următor precis al masei sale totale. O lucrare a lui Piero Rosati de la Observatorul European din Sud (ESO) și colegii care prezintă observațiile cu raze X ale RDCS 1252 va fi publicată în ianuarie 2004 în jurnalul astronomic.
„Viziunea ascuțită a lui Chandra a rezolvat forma halo-ului cu gaz fierbinte și a arătat că RDCS 1252 este foarte matur pentru vârsta sa”, a spus Rosati, care a descoperit clusterul cu telescopul cu raze X ROSAT.
RDCS 1252 poate conține multe mii de galaxii. Majoritatea acestor galaxii sunt totuși prea slabe pentru a fi detectate. Dar „ochii” puternici ai ACS i-au identificat câteva sute. Observațiile care au folosit telescopul foarte mare al ESO (VLT) au oferit o măsurare precisă a distanței până la cluster. ACS le-a permis cercetătorilor să determine cu exactitate formele și culorile celor 100 de galaxii, oferind informații despre vârstele stelelor care locuiesc în ele. Echipa ACS a estimat că majoritatea stelelor din cluster erau deja formate când universul avea aproximativ 2 miliarde de ani. Observațiile cu raze X au arătat, de asemenea, că la 5 miliarde de ani de la big bang-ul gazelor fierbinți din jur au fost îmbogățite cu elemente grele din aceste stele și fuseseră măturate de galaxii.
Dacă majoritatea galaxiilor din RDCS 1252 au atins maturitatea și se instalează într-o vârstă adultă liniștită, galaxiile care se formează în proto-clusterul îndepărtat se află în tinerețea lor energică și neliniștită.
Proto-clusterul TN J1338 conține o galaxie embrionară masivă înconjurată de galaxii mai mici în curs de dezvoltare, care arată ca puncte în imaginea Hubble.
Galaxia dominantă produce jeturi spectaculoase de emisie radio, alimentate de o gaură neagră supermasivă adânc în nucleul galaxiei. Interacțiunea dintre aceste jeturi și gaz poate stimula un torent al nașterii stelare.
Descoperirea energetică a galaxiei radio, prin intermediul telescoapelor radio, i-a determinat pe astronomi să caute galaxiile mai mici care formează cea mai mare parte a clusterului.
„Clusterele masive sunt orașele universului, iar galaxiile radio din interiorul lor sunt fumătorii pe care îi putem folosi pentru a le găsi când abia încep să se formeze”, a spus Miley.
Cele două descoperiri subliniază puterea de a combina observații de la numeroase telescoape diferite care au oferit vederi ale universului îndepărtat într-o gamă de lungimi de undă. Camera avansată a lui Hubble a furnizat informații critice cu privire la structura ambelor grupuri de galaxii îndepărtate. Viziunea de raze X a lui Chandra și XMM-Newton au oferit măsurătorile esențiale ale gazului primordial în care sunt înglobate galaxiile din RDCS 1252 și estimări exacte ale masei totale conținute în acel grup. Telescoape mari la sol, precum VLT, au oferit măsurători precise ale distanței ambelor clustere, precum și a compoziției chimice a galaxiilor din ele.
Echipa ACS desfășoară observații suplimentare asupra grupurilor îndepărtate pentru a ne solidifica înțelegerea modului în care aceste grupări tinere și galaxiile lor evoluează în forma lucrurilor văzute astăzi. Observațiile planificate ale acestora includ utilizarea observațiilor în infraroșu aproape pentru a analiza ratele de formare a stelelor în unele dintre grupurile țintă, inclusiv RDCS 1252, pentru a măsura istoria cosmică a formării stelare în aceste structuri masive. Echipa caută, de asemenea, regiunile din jurul mai multor galaxii radio ultra-îndepărtate pentru exemple suplimentare de proto-grupuri. Obiectivul științific final al echipei este de a stabili o imagine completă a evoluției clusterului începând cu formarea la cele mai vechi epoci și detalierea evoluției până astăzi.
Sursa originală: Comunicat de presă Hubble
