Astronomowie są świadkami narodzin gromady galaktyk z wczesnego Wszechświata
Naukowcy odkryli duży rezerwuar gorącego gazu o temperaturze kilkudziesięciu milionów stopni Celsjusza we wciąż formującej się gromadzie galaktyk.
Obraz protogromady wokół galaktyki Sieć Pajęcza. Gorący gaz w ośrodku wewnątrzgromadowym pokazany jest jako nałożony niebieski obłok.
Źródło: ESO/Di Mascolo i inni; HST: H. Ford
Międzynarodowy zespół naukowców odkrył duży zbiornik gorącego gazu we wciąż formującej się gromadzie galaktyk wokół Galaktyki Sieci Pajęczej. Odkrycie ujawnia, że ta protogromada, daleka od rozproszenia, będzie związana grawitacyjnie przez resztę swojego istnienia. Znajduje się w epoce, gdy Wszechświat miał zaledwie 3 miliardy lat, i jest to pierwszy przypadek wykrycia tak gorącego gazu w takich odległościach. Badanie, opublikowane w Nature, potwierdza, że gromady galaktyk, jedne z największych znanych struktur we Wszechświecie, zaczynają się tworzyć bardzo wcześnie.
Gromady galaktyk, jak sama nazwa wskazuje, zawierają dużą liczbę galaktyk – czasem nawet tysiące. Zawierają również rozległy „ośrodek wewnątrzgromadowy” (ang. Intracluster Medium – ICM) gazu, który przenika przestrzeń między galaktykami w gromadzie. Gaz ten w rzeczywistości znacznie przewyższa ilość samych galaktyk. Gromady galaktyk są tak masywne, że mogą gromadzić gaz, który nagrzewa się, gdy opada w kierunku gromady.
Wcześniej ICM był badany tylko we w pełni uformowanych pobliskich gromadach galaktyk. Wykrywanie ICM w odległych protogromadach – czyli we wciąż tworzących się gromadach galaktyk – pozwoliłoby astronomom uchwycić te gromady we wczesnych stadiach formowania. Symulacje kosmologiczne przewidywały obecność gorącego gazu w protogromadach od ponad dekady, ale brakowało potwierdzeń obserwacyjnych – wyjaśnił Luca Di Mascolo, naukowiec z Uniwersytetu w Trieście we Włoszech i pierwszy autor badania.
Aby uzyskać to obserwacyjne potwierdzenie, zespół naukowców starannie wybrał jednego z najbardziej obiecujących kandydatów, protogromadę Sieć Pajęcza, zlokalizowaną w epoce, w której Wszechświat miał zaledwie 3 miliardy lat. Badając ją, naukowcy wykryli duży rezerwuar gorącego gazu o temperaturze kilkudziesięciu milionów stopni Celsjusza, co wskazuje, że układ jest na najlepszej drodze do stania się właściwą gromadą galaktyk, a nie do rozproszenia się.
Rosnąca struktura
Zespół wykrył ICM protogromady Sieci Pajęczej poprzez tak zwany termiczny efekt Siuniajewa-Zeldowicza (SZ). Efekt ten pojawia się, gdy światło z mikrofalowego promieniowania tła – promieniowania reliktowego z Wielkiego Wybuchu – przechodzi przez ICM. Kiedy to światło oddziałuje z szybko poruszającymi się elektronami w gorącym gazie, zyskuje trochę energii, a jego długość fali nieznacznie się zmienia. Przy odpowiednich długościach fal efekt SZ pojawia się zatem jako efekt cienia gromady galaktyk na mikrofalowym promieniowaniu tła – wyjaśnia Helmut Dannerbauer, badacz z IAC i współautor badania.
Mierząc te cienie na kosmicznym promieniowaniu tła, astronomowie mogą zatem wywnioskować istnienie gorącego gazu, oszacować jego masę i sporządzić mapę jego kształtu. Wyniki te były możliwe dzięki Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).
Wcześniej w tej protogromadzie wykryto zimny gaz, ale masa gorącego gazu znaleziona w tym nowym badaniu przewyższa go tysiące razy. To odkrycie pokazuje, że protogromada Sieci Pajęczej rzeczywiście może przekształcić się w masywną gromadę galaktyk za około 10 miliardów lat, zwiększając swoją masę co najmniej dziesięciokrotnie – wyjaśnia Elena Rasia, badaczka z Włoskiego Narodowego Instytutu Astrofizyki (INAF) w Trieście we Włoszech i współautorka badania.
Dla zespołu naukowego układ ten wykazuje ogromne kontrasty, ponieważ gorący komponent termiczny zniszczy większość zimnego komponentu w miarę ewolucji systemu. Jesteśmy świadkami delikatnego przejścia – dodaje Tony Mroczkowski, badacz z Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) i współautor artykułu. Badanie dostarcza obserwacyjnego potwierdzenia długoletnich przewidywań teoretycznych dotyczących powstawania największych obiektów związanych grawitacyjnie we Wszechświecie.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
.jpg)
