Ősi formálódó galaxishalmazok: így ütköznek a fiatal csillagontó galaxisok

2995

Az Európai Déli Obszervatórium (ESO) csillagászai az ALMA és APEX távcsövek segítségével a világegyetem legmélyére, jelenlegi korának egytizedére a múltba pillantva megfigyelték a legnagyobb kozmikus objektumok keletkezését: fiatal csillagontó galaxisok ütközéseit. A csillagászok úgy képzelték, hogy ezek az események az ősrobbanás után hárommilliárd évvel zajlottak. Így igazán meglepte őket, hogy az új megfigyelések szerint már a világegyetem feleennyi idős korában is tartott ez a folyamat! Ezek a most megfigyelt ősi galaxisrendszerek a feltételezések szerint az ismert világegyetem legnagyobb struktúráit, a galaxishalmazokat építik fel éppen.

Ezen az ALMA és APEX mérések alapján készült fantáziarajzon összeolvadó galaxisok egy csoportját láthatjuk a korai világegyetemben. Ez a modern világegyetem legnagyobb struktúrái, a galaxishalmazok kialakulásának a kezdete. A csillagászok korábban úgy gondolták, hogy ezek a folyamatok az ősrobbanás után csak hárommilliárd évvel mentek végbe, így meglepte őket a felfedezés, hogy ez a folyamat már a világegyetem feleannyi idős korában is zajlott. Forrás: ESO/M. Kornmesser.

Az Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) és az Atacama Pathfinder Experiment (APEX) műszerek segítségével két, Tim Miller (Dalhousie Egyetem, Kanada és Yale Egyetem, USA), illetve Ivan Oteo (University of Edinburgh, Egyesült Királyság) kutatók által vezetett nemzetközi csillagászcsoport megdöbbentően sűrű galaxistömörüléseket figyeltek meg. Ezek a galaxisok éppen összeolvadóban vannak, hogy létrehozzák egy későbbi hatalmas galaxishalmaz magját.

Ez a képsorozat három távcső szemszögéből mutatja be a korai világegyetem távoli kölcsönható és összeolvadó galaxisainak egy csoportját. A bal oldali ábra a South Pole Telescope nagy látószögű felvétele, amin mindössze egyetlen fényes folt látható. A középső felvételt az Atacama Pathfinder Experiment (APEX) készítette, ez már több részletet mutat. A jobb oldali kép pedig az Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) távcsőrendszertől származik, és felfedi, hogy az objektum valójában 14 kölcsönható galaxis, amelyek éppen egy galaxishalmazzá állnak össze. Forrás: ESO/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Miller et al.

A megfigyelhető világegyetem sugarának 90%-áig tekintve Miller csoportja az SPT2349-56 katalógusjelű galaxis-protohalmazt tanulmányozta. A galaxisok most megfigyelt fénye akkor indult útjára, mikor a világegyetem kora a jelenleginek csupán egytizede volt.

Ennek a sűrű kozmikus galaxisbolynak minden egyes tagja csillagontó-galaxis, így a kis térfogatba koncentrált rendkívül heves csillagkeletkezés révén ez a valaha megfigyelt, messze legaktívabb régió a fiatal világegyetemben. Évente több ezer csillag keletkezik ott, szemben a Tejútrendszer évi egy új csillagával.

Az Oteo által vezetett csoport az ALMA és APEX méréseinek kombinálása révén már korábban felfedezett egy porban gazdag, tíz csillagontó galaxisból álló csoportot, amit „poros vörös magnak” kereszteltek, tekintettel a tagok rendkívül vörös színére.

Ezeket a keletkező galaxishalmazokat halvány fényfoltokként már korábban is látták a South Pole Telescope és a Herschel űrobszervatórium felvételein. Az újabb ALMA és APEX megfigyelések segítségével pedig megállapították a csillagászok, hogy a szerkezetük különleges, valamint megerősítették, hogy a vártnál sokkal fiatalabbak, fényük a világegyetem mindössze 1,5 milliárd éves korából ered.

Az új, nagy felbontású ALMA észlelések végül kimutatták, hogy az APEX és Herschel által felfedezett fényfoltok nem egyedi objektumok, hanem valójában tizennégy, illetve tíz nagy tömegű galaxis alkotja őket egy olyan kis átmérőjű térrészbe zsúfolódva, hogy az egész elférne a Tejútrendszer és a szomszédos Magellán-felhők között.

„Ezek a felfedezések még csak a jéghegy csúcsát jelentik. Az APEX távcső további mérései arra mutatnak, hogy a csillagontó galaxisok valódi száma talán háromszor több is lehet. Az ESO VLT MUSE műszerével jelenleg is folyó megfigyelések révén szintén további galaxisokat találunk.” – fűzi hozzá Carlos De Breuck, az ESO csillagásza.

A jelenlegi elméleti és számítógépes modellek szerint az ilyen nagy tömegű protohalmazok kifejlődése sokkal tovább kellene hogy tartson. Az ALMA kiváló felbontású és érzékenységű méréseire támaszkodva a részletes számítógépes szimulációk segítségével a kutatók már 1,5 milliárd évvel az ősrobbanást követő időszakban is tanulmányozhatják a halmazkeletkezést.

„Rejtély, hogy miképp válhatott ilyen gyorsan ilyen naggyá ez a galaxiscsoport. Nem fokozatosan épült fel az évmilliárdok alatt, ahogyan a csillagászok várták volna. Ez a felfedezés nagyszerű lehetőséget nyit arra, hogy kiderítsük, hogyan egyesülnek a nagy tömegű galaxisok, és hogyan hoznak létre hatalmas galaxishalmazokat.” – magyarázza Tim Miller, a Yale Egyetem doktorjelöltje, az eredményeket bemutató egyik szakcikk vezető szerzője.

Forrás: ESO

Az eredményeket bemutató szakcikkek:
Miller et al. „The Formation of a Massive Galaxy Cluster Core at z = 4.3”, közlésre elfogadva a Nature folyóiratban
Oteo et al. „An Extreme Proto-cluster of Luminous Dusty Starbursts in the Early Universe”, közlésre elfogadva az Astrophysical Journal folyóiratban

Hozzászólás

hozzászólás