Astronomowie świadkami narodzin bardzo odległej gromady galaktyk z wczesnego Wszechświata

Korzystając z Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), w której ESO jest partnerem, astronomowie odkryli wielki rezerwuar gorącego gazu w nadal powstającej gromadzie galaktyk wokół Galaktyki Sieci Pajęczej (Spiderweb). To najodleglejsza jak dotąd detekcja tak gorącego gazu. Gromady galaktyk to jednej z największych znanych obiektów we Wszechświecie, a wyniki opublikowane dzisiaj w „Nature” pokazują jak wcześnie takie struktury zaczęły powstawać.

Gromady galaktyk, tak jak nazwa sugeruje, zawierają dużą liczbę galaktyk – czasami nawet tysiące. Mogą także obejmować olbrzymi gazowy „ośrodek wewnątrzgromadowy” (ang. intracluster medium, w skrócie ICM), który przenika przestrzeń pomiędzy galaktykami w gromadzie. W rzeczywistości ten gaz znacząco przewyższa masa same galaktyk. Rozumiemy już sporo fizyki gromad galaktyk, jednak obserwacje najwcześniejszych etapów powstawania ICM są nadal rzadkie.

Wcześniej ICM był badany jedynie w pełni uformowanych, pobliskich gromadach galaktyk. Wykrycie ICM w odległej protogromadzie – czyli ciągle będącej w stadium formowania się – pozwoli astronomom na sprawdzenie takich gromad we wczesnych stadiach ich ewolucji. Zespół, którym kieruje Luca Di Mascolo, pierwszy autor badan, pracujący na University of Trieste we Włoszech, postanowił wykryć ICM w protogromadzie z wczesnego Wszechświata.

Gromady galaktyk są tak masywne, że gromadzą gaz, który rozgrzewa się i spada w kierunku gromady.

Symulacje kosmologiczne od ponad dekady przewidywały występowanie gorącego gazu w protogromadach, ale brakowało obserwacyjnego potwierdzenia. Dążenie do takiego kluczowego potwierdzenia obserwacyjnego doprowadziło nas do starannego wybrania jednej z najbardziej obiecujących kandydatrek na protogromadę.wyjaśnia Elena Rasia, badaczka z Italian National Institute for Astrophysics (INAF) w Trieste (Włochy), współautorka badań.

Była to protogromada o nazwie Spiderwe (Sieć Pajęcza), znajdująca się w epoce, w której Wszechświat miał zaledwie 3 miliardy lat. Pomimo, iż to najbardziej intensywnie badana protogromada, istnienie ośrodka ICM pozostawało niepotwierdzone. Znalezienie wielkiego rezerwuaru gazu w protogromadzie Spiderweb oznaczałoby, że ten system nie rozproszy się, a jest na drodze stania się właściwą, długowieczną gromadą galaktyk.

Zespół badawczy Di Mascolo wykrył ICM w protogromadzie Spiderweb przy pomocy tzw. termicznego efektu Suniajewa-Zeldowicza. Efekt ten występuje, gdy światło od kosmicznego promieniowania tła – promieniowanie reliktowe od Wielkiego Wybuchu – przechodzi przez ICM. Gdy światło oddziałuje z szybko poruszającymi się elektronami w gorącym gazie, uzyskuje nieco energii i jego barwa (czyli długość fali) nieco się zmienia. „Na właściwych długościach fali efekt Suniajewa-Zeldowicza ujawnia się jako efekt cienia gromady galaktyk na kosmicznym mikrofalowym promieniowaniu tła” tłumaczy Di Mascolo.

Mierząc te cienie astronomowie mogą wywnioskować istnienie gorącego gazu, oszacować jego masę i wykonać mapę kształtu.

Dzięki niezrównanej rozdzielczości i czułości, ALMA jest jedynym urządzeniem zdolnym obecnie do wykonywania tego typu pomiarów dla odległych poprzedniczek masywnych gromad.wskazuje Di Mascolo.

Badacze ustalili, że protogromada Spiderweb zawiera olbrzymi rezerwuar gorącego gazu o temperaturze kilkudziesięciu milionów stopni Celsjusza. Wcześniej w tej gromadzie wykryto zimny gaz, ale masa gorącego gazu przewyższa go tysiące razy. Wyniki pokazują, że protogromada Spiderweb faktycznie może przekształcić się w masywną gromadę galaktyk w ciągu około 10 miliardów lat, zwiększając masę co najmniej o czynnik dziesięć.

Tony Mroczkowski, współautor publikacji, naukowiec z ESO, wskazuje, że:

System ten wykazuje gigantyczne kontrasty. Wraz z ewolucją systemu, gorący termiczny składnik zniszczy większość zimnego składnika, a my jesteśmy świadkami delikatnego przejścia. Dostarcza to obserwacyjnego potwierdzenia istniejących od dawna przewidywań teoretycznych na temat powstawania największych związanych grawitacyjnie obiektów we Wszechświecie.

Uzyskane wyniki pomogą w położeniu podwalin pod synergie pomiędzy ALMA, a nadchodącym Ekstremalnie Wielkim Teleskopem (ELT), który „zrewolucjonizuje badania struktur takich, jak Spiderweb,” jak wskazuje Mario Nonino, współautor badań, naukowiec z Astronomical Observatory of Trieste. ELT i jego najnowocześniejsze instrumenty, takie jak HARMONI i MICADO, będą w stanie zerknąć na protogromady i szczegółowo opowiedzieć nam o galaktykach w nich zawartych. Razem z możliwościami ALMA w śledzeniu powstawania ICM, dostarczy to kluczowego spojrzenia na tworzenie się jednych z największych struktur we wczesnym Wszechświecie.

info: ESO

______________________
Spodobał Ci się wpis ? To postaw kawę Postaw mi kawę na buycoffee.to


Zostań Patronem !

_______________________
Informacje bezpośrednio na Twoją skrzynkę mailową