Кредит за изображение: Хъбъл
Международен екип от астрономи събра доказателства, че галактиките са се образували много бързо след Големия взрив. Това означава, че те са само на 1,5 милиарда години, време, когато Вселената е била само 10% от сегашната си възраст. Смята се, че тези клъстери са се образували толкова бързо, защото тези области са били изключително плътни с материал.
Поглеждайки назад във времето близо 9 милиарда години, международен екип от астрономи откри зрели галактики в млада вселена. Галактиките са членове на група галактики, съществували, когато Вселената е била само на 5 милиарда години, или около 35 процента от сегашната си епоха. Това убедително доказателство, че галактиките сигурно са започнали да се образуват веднага след големия взрив, беше подкрепен от наблюдения, направени от същия екип от астрономи, когато те надникнаха още по-назад във времето. Екипът откри ембрионални галактики само 1,5 милиарда години след раждането на Космоса, или 10 процента от сегашната епоха на Вселената. „Бебешките галактики“ се намират в все още развиващ се клъстер - най-отдалеченият прото-клъстер, откриван някога.
Разширената камера за проучвания (ACS) на борда на космическия телескоп Хъбъл на НАСА беше използвана за наблюдение на масивния клъстер RDCS 1252.9-2927 и протокластера, TN J1338-1942. Наблюденията на рентгеновата обсерватория Чандра на НАСА дадоха съдържанието на маса и тежки елементи на RDCS 1252, най-масовият известен клъстер за тази епоха. Тези наблюдения са част от координирани усилия на научния екип на ACS да проследят образуването и еволюцията на струпвания от галактики в широк диапазон от космическо време. ACS е построен специално за проучвания на такива далечни обекти.
Тези открития подкрепят допълнително наблюдения и теории, че галактиките са се образували сравнително рано в историята на Космоса. Съществуването на такива масивни клъстери в ранната Вселена се съгласява с космологичен модел, при който клъстерите се формират от сливането на много подгрупи във вселена, доминирана от студена тъмна материя. Точната природа на студената тъмна материя обаче все още не е известна.
Първото изследване на Хъбъл изчислява, че галактиките в RDCS 1252 образуват по-голямата част от техните звезди преди повече от 11 милиарда години (при червени смени, по-големи от 3). Резултатите са публикувани в броя на 20 октомври 2003 г. на Astrophysical Journal. Водещият автор на статията е Джон Блексли от университета Джон Хопкинс в Балтимор, Md.
Второто изследване на Хъбъл разкри за първи път прото-клъстер от „детски галактики“, съществували преди повече от 12 милиарда години (при червено изместване 4.1). Тези галактики са толкова млади, че астрономите все още могат да видят буря от звезди, образуващи се в тях. Галактиките са групирани около една голяма галактика. Тези резултати ще бъдат публикувани в броя на Nature от 1 януари 2004 г. Водещ автор на статията е Джордж Майли от обсерваторията Лайден в Холандия.
„Доскоро хората не са смятали, че са съществували клъстери, когато Вселената е била само на около 5 милиарда години“, обясни Блексли.
„Дори да имаше такива клъстери“, добави Майли, „доскоро астрономите смятаха, че е почти невъзможно да се намерят клъстери, съществували преди 8 милиарда години. Всъщност никой всъщност не знаеше кога започва клъстерирането. Сега можем да станем свидетели на това. “
И двете проучвания накараха астрономите да заключат, че тези системи са прародители на галактическите клъстери, наблюдавани днес. „Клъстерът RDCS 1252 прилича на днешен клъстер“, казва Марк Пощальон от Научния институт за космически телескопи в Балтимор, Md., И съавтор на двата изследователски документа. „Всъщност, ако го поставите до днешния клъстер, нямаше да знаете кое е кое.“
Приказка от два клъстера
Как могат да се развият толкова бързо галактиките след големия взрив? „Това е случай, когато богатите стават по-богати“, каза Блексли. „Тези клъстери бързо нарастваха, защото са разположени в много гъсти региони, така че има достатъчно материал, за да се изгради много бързо галактиките-членове.“
Тази идея е подсилена от рентгенови наблюдения на масивния клъстер RDCS 1252. Чандра и XMM-Нютон на Европейската космическа агенция предоставиха на астрономите най-точните досега измервания на свойствата на огромен облак горещ газ, който прониква в масивния клъстер. Този 160-милионен градус по Фаренхайт (70 милиона градуса по Целзий) е резервоар на повечето тежки елементи в клъстера и точен проследяващ общата му маса. Доклад от Пиеро Розати от Европейската южна обсерватория (ESO) и колеги, който представя рентгеновите наблюдения на RDCS 1252, ще бъде публикуван през януари 2004 г. в Astronomical Journal.
„Острото зрение на Чандра разреши формата на ореола с горещ газ и показа, че RDCS 1252 е много зрял за възрастта си“, каза Розати, който откри клъстера с рентгеноскопа ROSAT.
RDCS 1252 може да съдържа много хиляди галактики. Повечето от тези галактики обаче са твърде слаби, за да се открият. Но мощните „очи“ на ACS определиха няколкостотин от тях. Наблюденията, използващи много голям телескоп (VLT) на ESO, осигуриха точно измерване на разстоянието до клъстера. ACS даде възможност на изследователите да определят точно формите и цветовете на 100-те галактики, предоставяйки информация за възрастите на пребиваващите в тях звезди. Екипът на ACS прецени, че повечето звезди в клъстера вече са се образували, когато Вселената е била на около 2 милиарда години. Освен това рентгеновите наблюдения показват, че 5 милиарда години след големия взрив околният горещ газ е бил обогатен с тежки елементи от тези звезди и е бил изметен от галактиките.
Ако повечето галактики в RDCS 1252 са достигнали зрялост и се установяват в тиха възрастност, формиращите се галактики в далечния прото-клъстер са в своята енергична, неподправена младост.
Протокупът TN J1338 съдържа масивна ембрионална галактика, заобиколена от по-малки развиващи се галактики, които приличат на точки в изображението на Хъбъл.
Доминиращата галактика произвежда зрелищни радио-излъчващи струи, захранвани от свръхмасивна черна дупка дълбоко в ядрото на галактиката. Взаимодействието между тези струи и газа може да стимулира порой от раждането на звездите.
Откритието на енергийната радио галактика от радиотелескопи подтикна астрономите да ловуват за по-малките галактики, съставляващи по-голямата част от клъстера.
„Масивните клъстери са градовете на Вселената, а радио галактиките в тях са димните стъпки, които можем да използваме за намирането им, когато тепърва започват да се образуват“, казва Майли.
Двете открития подчертават силата на комбиниране на наблюдения от много различни телескопи, които предоставят гледки към далечната Вселена в диапазон от дължини на вълните. Усъвършенстваната камера на Хъбъл предостави критична информация за структурата на двете далечни галактически клъстери. Рентгеновото зрение на Чандра и XMM-Нютон предостави основните измервания на първичния газ, в който са вградени галактиките в RDCS 1252, и точни оценки на общата маса, съдържаща се в този клъстер. Големи наземни телескопи, като VLT, предоставиха прецизни измервания на разстоянието на двата клъстера, както и химическия състав на галактиките в тях.
Екипът на ACS провежда допълнителни наблюдения на далечни клъстери, за да затвърди разбирането ни за това как тези млади клъстери и техните галактики се развиват във формата на нещата, които виждаме днес. Планираните им наблюдения включват използване на близко инфрачервени наблюдения за анализ на скоростите на образуване на звезди в някои от целевите групи, включително RDCS 1252, за измерване на космическата история на образуването на звезди в тези масивни структури. Екипът търси също регионите около няколко ултра-далечни радио галактики за допълнителни примери на прото-клъстери. Крайната научна цел на екипа е да създаде цялостна картина на еволюцията на клъстерите, започваща от формирането в най-ранните епохи и подробно описваща еволюцията до днес.
Оригинален източник: Hubble News Release
