Настоящите теории за образуването на галактики се основават на йерархично сливане на по-малки образувания в по-големи и по-големи структури, като се започне от приблизително размерите на звезден кълбовиден клъстер и завършва с струпвания на галактики. Според този сценарий се приема, че в младата Вселена не са съществували масивни галактики.
Това мнение обаче може би ще трябва да бъде преразгледано. Използвайки многомодовия инструмент FORS2 на много големия телескоп в Паранал, екип от италиански астрономи идентифицира четири отдалечени галактики, няколко пъти по-масивни от галактиката Млечен път или толкова масивни, колкото най-тежките галактики в днешната Вселена. Тези галактики трябва да са се образували, когато Вселената е била само на около 2000 милиона години, тоест преди около 12 000 милиона години.
Новооткритите обекти може да са членове на популация от стари масивни галактики, незабелязани досега.
Съществуването на такива системи показва, че изграждането на масивни елиптични галактики е било много по-бързо в ранната Вселена, отколкото се очакваше от настоящата теория.
Йерархично сливане
Галактиките са като острови във Вселената, изградени от звезди, както и облаци от прах и газ. Те се предлагат в различни размери и форми. Астрономите обикновено разграничават спиралните галактики - като нашата собствена Млечен път, NGC 1232 или известната галактика Андромеда - и елипсовидните галактики, като последната съдържа най-вече стари звезди и има много малко прах или газ. Някои галактики са междинни между спирали и елиптични и се наричат лещовидни или сфероидни галактики.
Галактиките са не само различими по форма, но и се различават по размер: някои могат да бъдат толкова „леки“, колкото звездно кълбовидно клъстер в нашия Млечен път (т.е. съдържат около еквивалента на няколко милиона слънца), докато други може да са по-масивни от един милион милиона слънца. В момента повече от половината звезди във Вселената са разположени в масивни сфероидни галактики.
Един от основните открити въпроси на съвременната астрофизика и космология е как и кога галактиките са се образували и еволюирали, като се започне от първичния газ, изпълнил ранната Вселена. В най-популярната съвременна теория, галактиките в местната Вселена са резултат от сравнително бавен процес, при който малки и по-малко масивни галактики се сливат, за да постепенно изграждат по-големи и по-масивни галактики. В този сценарий, наречен „йерархично сливане“, младата Вселена е населена от малки галактики с малка маса, докато настоящата Вселена съдържа големи, стари и масивни галактики - най-последната, която се образува в последния етап на бавен процес на сглобяване.
Ако този сценарий беше верен, тогава човек не би могъл да намери огромни елиптични галактики в младата Вселена. Или с други думи, поради ограничената скорост на светлината, не трябва да има толкова масивни галактики много далеч от нас. И наистина, досега не е била известна стара елиптична галактика отвъд радио-галактика при червено изместване 1.55, открита преди почти десет години.
Проучването на K20
За да разберем по-добре процеса на формиране на галактики и да проверим дали сценарият на йерархичното сливане е валиден, екип от италиански и астрономи на ESO използва много големия телескоп на ESO като „машина на времето“, за да извърши търсене на много отдалечени елиптични галактики. Това обаче не е тривиално. Далечните елиптични галактики със съдържанието си на стари и червени звезди трябва да са много слаби обекти, наистина с оптична дължина на вълната, тъй като по-голямата част от светлината им се пренасочва в инфрачервената част на спектъра. Следователно отдалечените елиптични галактики са сред най-трудните наблюдателни цели дори за най-големите телескопи; това е и причината за червеното изместване 1.55 да се запазва толкова дълго.
Това предизвикателство обаче не спря изследователите. Те са получили дълбока оптична спектроскопия с многомодовия инструмент FORS2 на VLT за проба от 546 слаби обекта, открити в небесна зона от 52 arcmin2 (или около една десета от площта на Пълната Луна), известна като полето K20, и която частично се припокрива с района на СТОКИ-Юг. Упоритостта им се отплати и те бяха възнаградени от откриването на четири стари, масивни галактики с червени измествания между 1.6 и 1.9. Тези галактики се наблюдават, когато Вселената е била само около 25% от сегашната си възраст от 13 700 милиона години.
За една от галактиките екипът на K20 се възползва и от базата данни от публично достъпни спектри в областта GOODS-South, взета от екипа на ESO / GOODS.
Нова популация на галактики
Така новооткритите галактики се виждат, когато Вселената е била на около 3 500 милиона години, т.е. преди 10 000 милиона години. Но от взетите спектри се вижда, че тези галактики съдържат звезди на възраст между 1000 и 2000 милиона години. Това означава, че галактиките трябва да са се образували съответно по-рано и че по същество те трябва да са завършили сглобяването си в момент, когато Вселената е била само от 1500 до 2500 милиона години.
Изглежда, че галактиките имат маси над сто хиляди милиона слънчеви маси и затова те са с размери, подобни на най-масивните галактики в днешната Вселена. Допълнителни изображения, направени в рамките на изследването на GOODS („The Great Observatories Origins Deep Survey“) от космическия телескоп Хъбъл, показват, че тези галактики имат структури и форми, повече или по-малко идентични с тези на днешните масивни елиптични галактики.
Следователно новите наблюдения разкриха нова популация от много стари и масивни галактики.
Съществуването на такива масивни и стари сфероидни галактики в ранната Вселена показва, че сглобяването на днешните масивни елиптични галактики е започнало много по-рано и е много по-бързо, отколкото е предвидено от теорията на йерархичното сливане. Казва Андреа Цимати (INAF, Firenze, Италия), лидер на екипа: „Нашето ново проучване сега поставя основни въпроси относно нашето разбиране и познаване на процесите, регулиращи генезиса и еволюционната история на Вселената и нейните структури.“
Оригинален източник: ESO News Release
