Kép jóváírása: Hubble
Egy csillagászok nemzetközi csapata bizonyítékokat gyűjtött arról, hogy a galaxisok nagyon gyorsan kialakultak a Nagyrobbanás után. Ez azt jelenti, hogy csak 1,5 milliárd éves korukban állnak, amikor az Univerzum jelenlegi életkorának csupán 10% -a volt. Úgy gondolják, hogy ezek a klaszterek olyan gyorsan kialakultak, mert ezek a területek hihetetlenül sűrűek voltak az anyaggal.
A közel 9 milliárd évre visszatekintve egy csillagászok egy nemzetközi csoportja érett galaxiseket talált egy fiatal világegyetemben. A galaxisok egy galaxiscsoportba tartoznak, amely akkor létezett, amikor az univerzum csak 5 milliárd éves volt, vagyis jelenlegi kora körülbelül 35% -a. Ez a meggyőző bizonyíték arra, hogy a galaxisoknak éppen akkor kellett kialakulniuk, amikor a nagy robbantást megerősítették ugyanazon csillagászcsoport csapata megfigyelései, amikor még később előrehaladtak az időben. A csapat mindössze 1,5 milliárd évvel a kozmosz születése után, azaz a világegyetem jelenlegi korszakának 10 százaléka talált embrionális galaxiseket. A „csecsemő galaxisok” egy még fejlődő klaszterben helyezkednek el, a legtávolabbi proto-klaszterben, amelyet valaha találtak.
A NASA Hubble Űrtávcsőjének fedélzetén található Advanced Camera for Surveys (ACS) segítségével megfigyelték a hatalmas klasztert (RDCS 1252.9-2927) és a proto-klasztert, TN J1338-1942. A NASA Chandra Röntgenmegfigyelő Intézetének megfigyelései eredményeként az RDCS 1252, az adott korszak legelterjedtebb klaszterének tömeg- és nehézanyag-tartalmát kapták meg. Ezek a megfigyelések az ACS tudományos csapata összehangolt erőfeszítésének részét képezik a galaxiscsoportok kialakulásának és fejlődésének megfigyelésére a kozmikus idő széles tartományában. Az ACS kifejezetten ilyen távoli tárgyak tanulmányozására készült.
Ezek az eredmények tovább alátámasztják azokat a megfigyeléseket és elméleteket, amelyek szerint a galaxisok a kozmosz történetének viszonylag korai szakaszában kialakultak. Az ilyen hatalmas klaszterek létezése a korai világegyetemben egyetért egy kozmológiai modellel, amelyben a klaszterek sok al-klaszter összeolvadásával alakulnak ki egy univerzumban, amelyet a hideg sötét anyag ural. A hideg sötét anyag pontos jellege azonban még nem ismert.
Az első Hubble-tanulmány becslése szerint az RDCS 1252 galaxisai csillagok nagy részét képezték több mint 11 milliárd évvel ezelőtt (3-nál nagyobb vöröseltolódásoknál). Az eredményeket az Astrophysical Journal 2003. október 20-i számában tették közzé. A cikk vezető szerzője John Blakeslee, a Johns Hopkins Egyetem, Baltimore, Md.
A második Hubble-tanulmány először fedezte fel a „csecsemő galaxisok” proto-klaszterét, amely több mint 12 milliárd évvel ezelőtt létezett (a vöröseltolódásnál 4.1). Ezek a galaxisok olyan fiatalok, hogy a csillagászok még mindig láthatják a csillagok hullámait, amelyek bennük formálódnak. A galaxisok egy nagy galaxis körül vannak csoportosítva. Ezeket az eredményeket a Nature 2004. január 1-jei kiadásában teszik közzé. A cikk vezető szerzője George Miley, a hollandiai Leiden Obszervatórium.
"A közelmúltban az emberek nem gondolták, hogy a klaszterek akkor léteznek, amikor az univerzum csak kb. 5 milliárd éves volt" - magyarázta Blakeslee.
"Még ha léteznek is ilyen klaszterek - tette hozzá Miley -, a közelmúltban a csillagászok úgy gondolták, hogy szinte lehetetlen megtalálni a 8 milliárd évvel ezelőtt létező klasztereket. Valójában senki sem tudta, mikor kezdődött a csoportosulás. Most tanúi lehetünk ennek.
Mindkét tanulmány arra a következtetésre jutott, hogy a csillagászok ezeknek a rendszereknek a ma megfigyelt galaxis klaszterek elődeik. „Az RDCS 1252 klaszter egy mai klaszternek tűnik.” - mondta Marc Postman, a Baltimore állambeli Űrtávcső Tudományos Intézetének, és mindkét kutatási cikk társszerzője. "Valójában, ha egy mai klaszter mellé helyezné, akkor nem tudná, melyik melyik."
Két klaszter története
Hogyan növekedhetnek olyan gyorsan a galaxisok a nagy robbantás után? "Ez egy eset, amikor a gazdagok egyre gazdagabbak" - mondta Blakeslee. "Ezek a klaszterek gyorsan növekedtek, mert nagyon sűrű területeken helyezkednek el, tehát elegendő anyag van ahhoz, hogy a taggalaxikák nagyon gyorsan felépüljenek."
Ezt az elképzelést erősítik meg az RDCS 1252 hatalmas klaszter röntgen megfigyelései. A Chandra és az Európai Űrügynökség XMM-Newton csillagászai a mai napig a legpontosabb méréseket végezték egy hatalmas forró gázfelhő tulajdonságairól, amelyek áthatolják a hatalmas klasztert. Ez a 160 millió fokos Fahrenheit (70 millió Celsius fokos) gáz a klaszter legtöbb nehéz elemének tartálya és teljes tömegének pontos nyomkövetője. Piero Rosati, az Európai Déli Megfigyelő Intézet (ESO) és munkatársai által készített, az RDCS 1252 röntgen megfigyeléseit bemutató cikk 2004 januárjában jelenik meg az Astronomical Journal-ban.
"Chandra éles látása megoldotta a forró gázhalom alakját, és megmutatta, hogy az RDCS 1252 korának nagyon érett" - mondta Rosati, aki a klasztert a ROSAT röntgen távcsővel fedezte fel.
Az RDCS 1252 több ezer galaxist tartalmazhat. A galaxisok többsége azonban túlságosan gyenge az észleléshez. De az ACS hatalmas „szeme” több százra rámutatott. Az ESO nagyon nagy távcsövével (VLT) végzett megfigyelések pontos mérést adtak a klaszterhez való távolságtól. Az ACS lehetővé tette a kutatóknak, hogy pontosan meghatározzák a 100 galaxis alakját és színét, információkat szolgáltatva a bennük lakó csillagok koráról. Az ACS-csoport becslése szerint a csillagok többsége már akkor alakult ki, amikor az univerzum körülbelül 2 milliárd éves volt. A röntgen megfigyelések továbbá azt mutatták, hogy 5 milliárd évvel a nagy robbantás után a környező forró gáz e csillagok nehéz elemeivel gazdagodott, és elszaporodtak a galaxisoktól.
Ha az RDCS 1252 galaxisának többsége elérte érettségét, és csendes felnőttkorba rendeződött, akkor a távoli proto-klaszterben kialakuló galaxisok energiájú, nem engedelmes fiatalosságukban vannak.
A TN J1338 proto-klaszter egy hatalmas embrionális galaxist tartalmaz, melyet kisebb fejlődő galaxisok vesz körül, amelyek pontoknak tűnnek a Hubble-képben.
A domináns galaxis látványos rádiófrekvenciás sugárhajtóműveket állít elő, amelyeket egy szupermasszív fekete lyuk táplál a mélyen a galaxis magjában. Ezeknek a fúvókáknak és a gáznak a kölcsönhatása serkenti a csillagszületést.
Az rádiós galaxis energikus rádióteleszkóp általi felfedezése arra késztette a csillagászokat, hogy keressék a kisebb galaxisokat, amelyek a klaszter nagy részét alkotják.
"A hatalmas klaszterek az univerzum városai, és a bennük lévő rádió galaxisok a füstölők, amelyeket felhasználhatunk azok megtalálására, amikor éppen kialakulni kezdenek" - mondta Miley.
A két eredmény hangsúlyozza a különféle távcsövek megfigyeléseinek kombinálásának erejét, amelyek hullámhossztartományban nyújtottak képet a távoli világegyetemről. A Hubble korszerű fényképezőgépe kritikus információkat szolgáltatott mindkét távoli galaxis klaszter felépítéséről. Chandra és az XMM-Newton röntgenképe látta el az elsődleges gáz alapvető méréseit, amelybe az RDCS 1252 galaxisai beágyazódtak, valamint az adott klaszterben lévő össztömeg pontos becslését. A nagy földi távcsövek, mint például a VLT, pontos méréseket végeztek mindkét klaszter távolsága, valamint a bennük lévő galaxisok kémiai összetétele szempontjából.
Az ACS csapata további megfigyeléseket végez a távoli klaszterekről, hogy megerősítse megértésünket arról, hogy ezek a fiatal klaszterek és galaxisuk hogyan alakulnak a ma látható dolgok alakjába. Tervezett megfigyelésük részét képezi közeli infravörös megfigyelések felhasználása a csillagképződés sebességének elemzésére néhány célcsoportban, ideértve az RDCS 1252-t is, hogy megmérjék a csillagok kialakulásának kozmikus történetét ezekben a hatalmas struktúrákban. A csoport a különféle ultra-távoli rádió-galaxisok környékén is kutatja a proto-klaszterek további példáit. A csoport végső tudományos célja az, hogy a klaszterek evolúciójáról teljes képet készítsen a korai kialakulástól kezdve, és a mai napig tartó evolúció részleteivel.
Eredeti forrás: Hubble sajtóközlemény
