Obrazový kredit: Hubble
Mezinárodní tým astronomů shromáždil důkazy, že galaxie vznikly velmi rychle po velkém třesku. Tým našel proto-galaxickou kupu vzdálenou více než 12 miliard světelných let – galaxie jsou tak mladé, že astronomové mohou vidět, jak se v nich tvoří hvězdy. To znamená, že jsou staré pouze 1,5 miliardy let, což je doba, kdy byl vesmír jen 10 % svého současného stáří. Předpokládá se, že tyto shluky se vytvořily tak rychle, protože tyto oblasti byly neuvěřitelně husté materiálem.
Při pohledu zpět v čase téměř 9 miliard let našel mezinárodní tým astronomů zralé galaxie v mladém vesmíru. Galaxie jsou členy kupy galaxií, které existovaly, když byl vesmír starý pouhých 5 miliard let, tedy asi 35 procent jeho současného stáří. Tento přesvědčivý důkaz, že galaxie se musely začít formovat těsně po velkém třesku, byl podpořen pozorováními provedenými stejným týmem astronomů, když se podívali ještě dále do minulosti. Tým objevil embryonální galaxie pouhých 1,5 miliardy let po zrození vesmíru, tedy 10 procent současného stáří vesmíru. „Dětské galaxie“ sídlí ve stále se vyvíjející kupě, nejvzdálenější protokupě, jaká kdy byla nalezena.
K pozorování masivní kupy RDCS 1252.9-2927 a protokupy TN J1338-1942 byla použita Advanced Camera for Surveys (ACS) na palubě Hubbleova vesmírného teleskopu NASA. Pozorování NASA Chandra X-ray Observatory poskytla hmotnost a obsah těžkých prvků RDCS 1252, nejhmotnější známé kupy pro tuto epochu. Tato pozorování jsou součástí koordinovaného úsilí vědeckého týmu ACS sledovat vznik a vývoj kup galaxií v širokém rozmezí kosmického času. ACS byl postaven speciálně pro studium takto vzdálených objektů.
Tato zjištění dále podporují pozorování a teorie, že galaxie vznikly relativně brzy v historii vesmíru. Existence takových masivních shluků v raném vesmíru souhlasí s kosmologickým modelem, v němž se shluky tvoří sloučením mnoha dílčích shluků ve vesmíru, kterému dominuje studená temná hmota. Přesná povaha studené temné hmoty však stále není známa.
První Hubbleova studie odhadovala, že galaxie v RDCS 1252 tvořily většinu svých hvězd před více než 11 miliardami let (při rudém posuvu větším než 3). Výsledky byly publikovány v časopise Astrophysical Journal z 20. října 2003. Hlavním autorem článku je John Blakeslee z Johns Hopkins University v Baltimoru, Md.
Druhá studie HST poprvé odhalila protokupu „dětských galaxií“, které existovaly před více než 12 miliardami let (při rudém posuvu 4,1). Tyto galaxie jsou tak mladé, že astronomové stále mohou vidět, jak se v nich tvoří příval hvězd. Galaxie jsou seskupeny kolem jedné velké galaxie. Tyto výsledky budou publikovány v časopise Nature z 1. ledna 2004. Hlavním autorem článku je George Miley z Leiden Observatory v Nizozemsku.
„Až donedávna si lidé nemysleli, že shluky existovaly, když byl vesmír starý jen asi 5 miliard let,“ vysvětlil Blakeslee.
„I kdyby takové kupy byly,“ dodala Miley, „až donedávna si astronomové mysleli, že je téměř nemožné najít kupy, které existovaly před 8 miliardami let. Ve skutečnosti nikdo pořádně nevěděl, kdy shlukování začalo. Nyní toho můžeme být svědky.'
Obě studie vedly astronomy k závěru, že tyto systémy jsou předchůdci dnes pozorovaných kup galaxií. 'Klasa RDCS 1252 vypadá jako současná kupa,' řekl Marc Postman z Space Telescope Science Institute v Baltimore, Maryland, a spoluautor obou výzkumných prací. 'Ve skutečnosti, kdybyste to umístili vedle současného shluku, nevěděli byste, který je který.'
Příběh dvou shluků
Jak mohou galaxie růst tak rychle po velkém třesku? 'Je to případ, kdy bohatí bohatnou,' řekl Blakeslee. 'Tyto kupy rostly rychle, protože se nacházejí ve velmi hustých oblastech, takže je dostatek materiálu na velmi rychlou výstavbu členských galaxií.'
Tato myšlenka je posílena rentgenovými pozorováními masivní kupy RDCS 1252. Chandra a XMM-Newton Evropské kosmické agentury poskytly astronomům dosud nejpřesnější měření vlastností obrovského oblaku horkého plynu, který prostupuje masivní kupu. Tento plyn o teplotě 160 milionů stupňů Fahrenheita (70 milionů stupňů Celsia) je zásobárnou většiny těžkých prvků v kupě a přesným indikátorem její celkové hmotnosti. Článek Piera Rosatiho z Evropské jižní observatoře (ESO) a kolegů, který představuje rentgenová pozorování RDCS 1252, bude publikován v lednu 2004 v časopise Astronomical Journal.
'Ostré vidění Chandry rozpoznalo tvar halo horkého plynu a ukázalo, že RDCS 1252 je na svůj věk velmi vyspělý,' řekl Rosati, který kupu objevil pomocí rentgenového dalekohledu ROSAT.
RDCS 1252 může obsahovat mnoho tisíc galaxií. Většina těchto galaxií je však příliš slabá na to, aby ji bylo možné detekovat. Ale mocné „oči“ ACS jich zaměřovaly několik stovek. Pozorování pomocí VLT (Very Large Telescope) ESO poskytla přesné měření vzdálenosti ke kupě. ACS umožnila výzkumníkům přesně určit tvary a barvy 100 galaxií a poskytla informace o stáří hvězd, které v nich sídlí. Tým ACS odhadl, že většina hvězd v kupě již vznikla, když byl vesmír starý asi 2 miliardy let. Rentgenová pozorování dále ukázala, že 5 miliard let po velkém třesku byl okolní horký plyn obohacen o těžké prvky z těchto hvězd a byl smeten pryč z galaxií.
Pokud většina galaxií v RDCS 1252 dosáhla zralosti a usadila se v klidné dospělosti, formující se galaxie ve vzdálené protokupě jsou ve svém energetickém, neposlušném mládí.
Protokupa TN J1338 obsahuje masivní embryonální galaxii obklopenou menšími vyvíjejícími se galaxiemi, které na snímku z HST vypadají jako tečky.
Dominantní galaxie produkuje velkolepé rádiové výtrysky, poháněné supermasivní černou dírou hluboko v jádru galaxie. Interakce mezi těmito výtrysky a plynem může stimulovat příval zrození hvězd.
Objev energetické rádiové galaxie radioteleskopy přiměl astronomy k hledání menších galaxií, které tvoří většinu kupy.
'Masivní kupy jsou města vesmíru a rádiové galaxie v nich jsou komíny, které můžeme použít k jejich nalezení, když se teprve začínají formovat,' řekla Miley.
Tyto dva nálezy podtrhují sílu kombinace pozorování z mnoha různých dalekohledů, které poskytují pohledy na vzdálený vesmír v řadě vlnových délek. Pokročilá kamera HST poskytla zásadní informace o struktuře obou vzdálených kup galaxií. Rentgenové vidění Chandry a XMM-Newtona poskytlo základní měření prvotního plynu, ve kterém jsou galaxie v RDCS 1252 uloženy, a přesné odhady celkové hmotnosti obsažené v této kupě. Velké pozemní dalekohledy, jako je VLT, poskytovaly přesná měření vzdálenosti obou kup a také chemického složení galaxií v nich.
Tým ACS provádí další pozorování vzdálených kup, aby upevnil naše chápání toho, jak se tyto mladé kupy a jejich galaxie vyvíjejí do podoby věcí, které dnes vidíme. Jejich plánovaná pozorování zahrnují použití pozorování v blízké infračervené oblasti k analýze rychlosti formování hvězd v některých cílových kupách, včetně RDCS 1252, k měření kosmické historie vzniku hvězd v těchto masivních strukturách. Tým také prohledává oblasti kolem několika ultravzdálených rádiových galaxií a hledá další příklady proto-kup. Konečným vědeckým cílem týmu je vytvořit úplný obraz evoluce klastrů počínaje formováním v nejranějších epochách a podrobně popisovat vývoj až do současnosti.
Původní zdroj: Tisková zpráva Hubblea