Jak zatłoczone są sąsiedztwa kwazarów we wczesnym Wszechświecie?
Jak możemy prześledzić tworzenie się struktur we wczesnym Wszechświecie? Nowa praca bada środowiska wokół masywnych galaktyk, które istniały mniej niż dwa miliardy po Wielkim Wybuchu, aby dowiedzieć się więcej na ten temat.
Zdjęcie z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a przedstawiające gromadę galaktyk RXC J0032.1+1808. Źródło: ESA/Hubble & NASA, RELICS.
Poszukiwanie kwazarów
Jednym z najlepszych sposobów na zrozumienie warunków panujących we wczesnym Wszechświecie jest badanie kwazarów – niezwykle jasnych centrów młodych galaktyk, w których supermasywne czarne dziury akreują materię. Patrząc miliardy lat w przeszłość, kwazary wydają się nie być rozmieszczone losowo w przestrzeni kosmicznej, co sugeruje, że masywne galaktyki, które zamieszkują, mogą być śladami leżących u ich podstaw struktur ciemnej materii. Jeżeli tak jest, to galaktyki niebędące gospodarzami kwazarów we wczesnym Wszechświecie powinny również znajdować się preferencyjnie blisko kwazarów.
W przeszłości badano tę hipotezę, ale wyniki były sprzeczne. Niektóre badania wykazały, że kwazary mają w swoim sąsiedztwie mnóstwo galaktyk, podczas gdy inne stwierdzały, że nie ma ich więcej, niż można by się spodziewać, gdyby były losowo rozrzucone w przestrzeni kosmicznej. Istnieje wiele potencjalnych powodów tej różnicy zdań, w tym możliwość, że pył ukrywa te odległe galaktyki przed okiem teleskopów optycznych. W nowym artykule zespół kierowany przez Cristinę Garcíę-Vergarę (Obserwatorium w Lejdzie, Holandia) podszedł do tego zagadnienia w nowy sposób – wykorzystując potężny zestaw radioteleskopów do zajrzenia przez pył.
Duże długości fal i duże odległości
García-Vergara i jej współpracownicy obserwowali obszary otaczające 17 kwazarów o przesunięciu ku czerwieni z ~ 4 (około 1,6 miliarda lat po Wielkim Wybuchu) za pomocą Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) – zbioru 66 radioteleskopów pracujących razem jako jeden. Zespół poszukiwał emisji z określonej linii widmowej tlenku węgla, która może sygnalizować obecność galaktyki nawet wtedy, gdy jest ona tak spowita pyłem, że byłaby niewidoczna na optycznych długościach fal.
Używając algorytmu wyszukiwania, García-Vergara i współpracownicy zidentyfikowali wszystkie źródła emisji tlenku węgla w pobliżu każdego kwazara, znajdując w sumie dziewięć galaktyk emitujących tlenek węgla w 17 przeszukiwanych obszarach. Jak to jest często ważne przy badaniu źródeł odległych o miliardy lat świetlnych, zespół ocenił również prawdopodobieństwo, że wykryte źródła są galaktykami w lokalnym Wszechświecie maskującym się jako galaktyka we wczesnym Wszechświecie i stwierdził, że jest to mało prawdopodobne.
Galaktyczne sąsiedztwo
Następnie zespół wykorzystał swoje obserwacje do oszacowania, o ile więcej galaktyk jest obecnych w pobliżu kwazarów, niż można by się spodziewać, gdyby galaktyki były rozmieszczone losowo w przestrzeni. Na podstawie tej analizy zespół stwierdził, że w badanych obszarach znajduje się 17,6 razy więcej galaktyk emitujących tlenek węgla niż wynikałoby to z losowego rozkładu.
Galaktyk jest nie tylko więcej niż oczekiwano, ale są one również ciasno skupione wokół kwazarów. Te dwa dowody silnie wspierają ideę, że kwazary są śladami masywnych struktur tworzących się we wczesnym Wszechświecie, choć autorzy zauważają, że znaczenie statystyczne ich wyników mogłoby zostać poprawione poprzez pogłębienie lub poszerzenie obserwacji – miejmy nadzieję, że przyszłość przyniesie nowe obserwacje i nowe spojrzenie na galaktyki we wczesnym Wszechświecie!
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
.jpg)
