ALMA odkrywa masywne pierwotne galaktyki w potężnym oceanie ciemnej materii

Zdjęcie przedstawiające dane z obserwatorium ALMA (czerwony) przedstawiające dwie galaktyki SPT0311-58. Owe galaktyki przedstawiono na tle zdjęcia z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a (niebieski i zielony). Dane z ALMA przedstawiają pyłową poświatę obu galaktyk. Obraz galaktyki po prawej został zniekształcony wskutek soczewkowania grawitacyjnego. Bliższa nam galaktyka soczewkująca to zielony obiekt między dwoma galaktykami. Źródło: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Marrone et al.; B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); NASA/ESA/Hubble

Astronomowie zakładają, że pierwsze galaktyki – te które powstały zaledwie kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu – pod wieloma względami przypominają niektóre galaktyki karłowate, które obecnie obserwujemy w pobliskim wszechświecie. Te wczesne zbiory składające się z kilku miliardów gwiazd następnie mogły stanowić zalążki większych galaktyk, które zaczęły dominować we wszechświecie po pierwszych kilku miliardach lat.

Trwające obserwacje prowadzone za pomocą radioteleskopów ALMA jednak pozwoliły na odkrycie zaskakujących przykładów masywnych galaktyk pochodzących z czasów, kiedy Wszechświat miał mniej niż miliard lat. To wskazuje, że mniejsze zalążki galaktyczne mogły łączyć się w większe galaktyki znacznie wcześniej.

Najnowsze obserwacje prowadzone za pomocą ALMA przesuwają tę epokę formowania masywnych galaktyk jeszcze dalej, dzięki identyfikacji dwóch potężnych galaktyk w czasach kiedy wszechświat miał zaledwie 780 milionów lat czyli zaledwie 5 procent obecnego wieku. Co więcej, ALMA pozwoliła dostrzec, że te niespotykanie duże galaktyki zanurzone są wewnątrz jeszcze masywniejszych struktur kosmicznych – halo ciemnej materii o masie kilku bilionów mas Słońca.

Obie galaktyki znajdują się tak blisko siebie – w odległości mniejsze od odległości Ziemi od centrum naszej galaktyki – że wkrótce połączą się ze sobą tworząc największą jak dotąd obserwowaną galaktykę w tym okresie historii wszechświata. Odkrycie to dostarcza nowych informacji o powstawaniu dużych galaktyk i o roli jaką ciemna materia odgrywa w powstawaniu najmasywniejszych struktur we Wszechświecie.

„W ramach tych rewelacyjnych obserwacji za pomocą ALMA astronomowie obserwują powstawanie najmasywniejszej znanej nam galaktyki w pierwszym miliardzie lat historii Wszechświata” mówi Dan Marrone, profesor astronomii na Uniwersytecie Arizony w Tucson oraz główny autor artykułu opisującego odkrycie, który ukazał się w periodyku Nature.

Astronomowie obserwują te galaktyki w okresie zwanym Epoką Rejonizacji, kiedy większość przestrzeni międzygalaktycznej wypełniona była mgłą chłodnego gazu wodorowego. Wraz z powstawaniem coraz większej liczby gwiazd i galaktyk, uwalniana przez nie energia jonizowała wodór między galaktykami, odsłaniając przed nam wszechświat jaki obserwujemy dzisiaj.

„Zazwyczaj postrzegamy ten okres jako czas, w którym małe galaktyki stopniowo pożerały obojętną materię międzygalaktyczną” mówi Marrone. „Kolejne dowody odkrywane za pomocą ALMA pozwalają nam na stopniowe zmienianie tego obrazu, przesuwając w przeszłość czas powstawania naprawdę masywnych galaktyk”.

Galaktyki badane przez Marrone i jego współpracowników znane łącznie jako SPT0311-58 pierwotnie zidentyfikowano jako pojedyncze źródło. Pierwsze obserwacje prowadzone za pomocą South Pole Telescope wskazywały, że obiekt ten znajduje się bardzo daleko i jasno świeci w zakresie podczerwonym, co oznacza, że jest ekstremalnie zapylony i najprawdopodobniej przechodzi przez okres intensywnych procesów gwiazdotwórczych. Dalsze obserwacje prowadzone za pomocą ALMA pozwoliły ustalić odległość i podwójną naturę tego obiektu, wyraźnie rozdzielając tę parę oddziałujących ze sobą galaktyk.

Wizja artystyczna przedstawiająca parę galaktyk w bardzo wczesnym Wszechświecie. Źródło: NRAO/AUI/NSF; D. Berry

Aby dokonać tej obserwacji ALMA skorzystała z pomocy soczewki grawitacyjnej, która dodatkowo poprawiła zdolności teleskopu.  Soczewki grawitacyjne powstają gdy znajdująca się na drodze między celem a obserwatorem galaktyka lub gromada galaktyk odkształca przestrzeń wokół siebie i wpływa na drogę pokonywaną przez promienie biegnące od celu do obserwatora. Jednocześnie soczewki grawitacyjne zniekształcają obraz badanego obiektu, przez co odtworzenie jego rzeczywistego kształtu wymaga wykorzystania wyrafinowanych modeli komputerowych.

Proces „odsoczewkowywania” pozwolił naukowcom na wyłuskania interesujących cech obu galaktyk. Okazało się, że większa z nich formuje gwiazdy w tempie 2900 mas słońca rocznie, zawiera gaz o masie około 270 miliardów mas słońca i pył o masie prawie 3 miliardów mas słońca. „To naprawdę ogromne ilości pyłu zważając na młody wiek tego układu” zauważa Justin Spilker z Uniwersytetu w Arizonie.

Astronomowie doszli do wniosku, że intensywne procesy gwiazdotwórcze w tej galaktyce zostały sprowokowane przez bliskie przejście nieco mniejszej galaktyki towarzyszącej, która zawiera gwiazdy o masie około 35 miliardów mas słońca, a w której wciąż rośnie tempo produkowania nowych gwiazd obecnie szacowane na 540 mas słońca rocznie.

Badacze zauważają, że galaktyki z tego okresu są „bardziej chaotyczne” niż obserwowane w pobliskim wszechświecie. Bardziej zagmatwane kształty obu galaktyk spowodowane są przez olbrzymie ilości gaz opadające na nie jak i przez trwające oddziaływanie między sąsiednimi galaktykami.

Nowe obserwacje pozwoliły także na wywnioskowanie obecności naprawdę masywnego halo ciemnej materii otaczającego obie galaktyki. Porównując swoje obliczenia z obecnymi przewidywaniami kosmologicznymi, badacze doszli do wniosku, że owo halo jest jednym z najmasywniejszych, jakie mogło istnieć w tym czasie.

Źródło: NRAO


Uff, tłumaczenia było sporo. Jeżeli uważasz jednak, że to wartościowa robota – wesprzyj portal Puls Kosmosu i zostań Patronem PK już od 5 PLN miesięcznie. To tylko dzięki Patronom mogę poświęcić swój czas na dostarczanie Wam najnowszych informacji ze świata astronomii. 

Dzięki,

Radek

http://patronite.pl/pulskosmosu


 

Komentarze

comments