Гледането дълбоко в наблюдаваната Вселена - и следователно обратно към най-ранните периоди от време - е изключително увлекателно нещо. По този начин астрономите са в състояние да видят най-ранните галактики във Вселената и да научат повече за това как са се развивали във времето. От това те не само могат да видят как се образуват мащабни структури (като галактики и галактически клъстери), но и ролята на тъмната материя.
Съвсем наскоро международен екип от учени използваше Atacama Large Millimeter-submillimeter Array (ALMA), за да наблюдава Вселената, когато тя беше само на 1,4 милиарда години. Те наблюдаваха „протокластер“, серия от 14 галактики, разположени на 12.4 милиарда светлинни години, които бяха на път да се слеят. Това би довело до образуването на масивен галактически клъстер, един от най-големите обекти в известната Вселена.
Изследването, което описва техните открития, озаглавено „Масивно ядро за струпване на галактики при червено изместване 4,3“, наскоро се появи в списанието Nature. Изследването беше ръководено от Тим Милър - астроном от университета Далуси, Халифакс и Йейлския университет - и включваше членове от лабораторията за реактивни двигатели на НАСА, Европейската южна обсерватория (ESO), Националния съвет за изследвания в Канада, Харвард-Смитсонския център за астрофизика и др. Националната обсерватория за радиоастрономия и множество университети и изследователски институции.
Както посочват в своето проучване, този протокластер (обозначен SPT2349-56) е бил наблюдаван за първи път от телескопа на Южния полюс на Националната научна фондация. Използвайки експеримента Atacama Pathfinder (APEX), екипът проведе последващи наблюдения, които потвърдиха, че това е изключително далечен галактически източник, който след това беше наблюдаван с ALMA. Използвайки превъзходната разделителна способност и чувствителност на ALMA, те успяха да разграничат отделните галактики.
Това, което откриха, беше, че тези галактики образуват звезди със скорост 1000 пъти по-бърза от нашата галактика и бяха натъпкани в област от космоса, която беше около три пъти по-голяма от Млечния път. Използвайки данните от ALMA, екипът успя да създаде сложни компютърни симулации, които демонстрират как тази настояща колекция от галактики вероятно ще расте и ще се развива през милиард години.
Тези симулации показаха, че след като тези галактики се слеят, полученият галактически клъстер ще се съревновава с някои от най-масовите клъстери, които виждаме в сп. „Космос“. Както Скот Чапман и астрофизик от университета в Далуси и съавтор на изследването обясни:
„Улавянето на масивен галактически клъстер във форми на формиране е само по себе си впечатляващо. Но фактът, че това се случва толкова рано в историята на Вселената, представлява огромно предизвикателство за съвременното ни разбиране за начина на формиране на структурите във Вселената. "
Настоящият научен консенсус сред астрофизиците гласи, че няколко милиона години след Големия взрив, нормалната материя и тъмната материя започват да образуват по-големи концентрации, в крайна сметка пораждайки галактически клъстери. Тези обекти са най-големите структури във Вселената, съдържащи трилиони звезди, хиляди галактики, огромни количества тъмна материя и масивни черни дупки.
Въпреки това, настоящите теории и компютърни модели предполагат, че протокластерите - като този, наблюдаван от ALMA - трябва да отнемат много повече време, за да се развият. Следователно намирането на такъв, който датира едва 1,4 милиарда години след Големия взрив, беше доста изненада. Както посочи Тим Милър, който в момента е докторант в Йейлския университет:
„Как толкова бързо се сглобява това сглобяване на галактики, е загадка, че тя не е изградена постепенно в продължение на милиарди години, както може би очакват астрономите. Това откритие предоставя невероятна възможност да се проучи как галактическите клъстери и техните масивни галактики се обединяват в тези екстремни среди. "
Поглеждайки към бъдещето, Чапман и неговите колеги се надяват да проведат допълнителни проучвания на SPT2349-56, за да видят как тези протоклистери в крайна сметка се превръщат в галактически клъстер. „ALMA ни даде за първи път ясна отправна точка за прогнозиране на еволюцията на галактически клъстер“, каза той. "С течение на времето 14-те галактики, които наблюдавахме, ще спрат да образуват звезди и ще се сблъскат и ще се слеят в една гигантска галактика."
Изследването на този и други протокластери ще стане възможно благодарение на инструменти като ALMA, но и на обсерватории от следващо поколение като Square Kilometer Array (SKA). Снабдени с по-чувствителни масиви и по-модерни компютърни модели, астрономите може да успеят да създадат наистина точна времева линия за това как нашата Вселена стана такава, каквато е днес.
