Кредит зображення: Хаббл
Міжнародна команда астрономів зібрала докази того, що галактики утворилися дуже швидко після Великого вибуху. Це означає, що їм лише 1,5 мільярда років, час, коли Всесвіту було лише 10% від його теперішнього віку. Вважається, що ці скупчення сформувалися так швидко, тому що ці ділянки були надзвичайно щільними матеріалами.
Озираючись у минуле майже 9 мільярдів років, міжнародна команда астрономів знайшла зрілі галактики у молодому Всесвіті. Галактики - це члени скупчення галактик, які існували, коли Всесвіту було лише 5 мільярдів років, або приблизно 35 відсотків його теперішнього віку. Це переконливе свідчення того, що галактики, мабуть, почали формуватися відразу після того, як великий вибух був підкріплений спостереженнями, зробленими тією ж командою астрономів, коли вони зазирнули ще далі назад у часі. Команда виявила ембріональні галактики лише через 1,5 мільярда років після народження космосу, або 10 відсотків теперішнього віку Всесвіту. "Дитячі галактики" проживають у сформованому кластері, що ще розвивається, найвіддаленішому протокластері, який коли-небудь знаходили.
Розширена камера для обстежень (ACS) на борту космічного телескопа Хаббла NASA була використана для спостереження за масивним кластером RDCS 1252.9-2927 та протокластером, TN J1338-1942. Спостереження, проведені рентгенівською обсерваторією Чандра NASA, дали масовий і важкий вміст елементів RDCS 1252, наймасштабнішого відомого кластеру тієї епохи. Ці спостереження є частиною скоординованих зусиль наукової команди ACS для відстеження утворення та еволюції скупчень галактик у широкому діапазоні космічного часу. АСУ був побудований спеціально для досліджень таких віддалених об'єктів.
Ці дані надалі підтверджують спостереження та теорії про те, що галактики сформувалися порівняно на початку історії космосу. Існування таких масивних кластерів у ранньому Всесвіті узгоджується з космологічною моделлю, в якій кластери утворюються в результаті злиття багатьох підкластерів у Всесвіті, де панує холодна темна речовина. Точна природа холодної темної речовини, однак, досі не відома.
Перше дослідження Хаббла підрахувало, що галактики в RDCS 1252 складали основну частину їхніх зірок більше 11 мільярдів років тому (при червоних змінах більше 3). Результати були опубліковані у випуску «Астрофізичного журналу» за 20 жовтня 2003 року. Головний автор статті - Джон Блекслі з Університету Джона Хопкінса в Балтіморі, штат Массачусетс.
Друге дослідження Хаббла вперше виявило прото-кластер "дитячих галактик", що існували більше 12 мільярдів років тому (в червоному зміні 4.1). Ці галактики настільки молоді, що астрономи все ще можуть бачити шквал зірок, що утворюються всередині них. Галактики згруповані навколо однієї великої галактики. Ці результати будуть опубліковані у випуску «Природа» за 1 січня 2004 року. Головний автор статті - Джордж Майлі з Обсерваторії Лейден у Нідерландах.
"Донедавна люди не думали, що кластери існували, коли Всесвіту було лише близько 5 мільярдів років", - пояснила Блекслі.
"Навіть якби були такі скупчення", - додала Майлі, - донедавна астрономи вважали, що майже неможливо знайти кластери, які існували 8 мільярдів років тому. Насправді ніхто насправді не знав, коли починається кластеризація. Тепер ми можемо стати свідками цього ».
Обидва дослідження привели астрономів до висновку, що ці системи є прародителями галактичних скупчень, які бачать сьогодні. "Кластерний RDCS 1252 схожий на сучасний кластер", - сказав Марк Поштальон з Науково-дослідного інституту космічного телескопа в Балтіморі, штат Массачусетс, і співавтор обох наукових робіт. "Насправді, якби ви поставили його поруч із сучасним кластером, ви б не знали, що це".
Казка про два скупчення
Як можуть галактики зростати так швидко після великого вибуху? "Це випадок, коли багаті стають багатшими", - сказав Блекслі. "Ці скупчення швидко зростали, оскільки вони розташовані в дуже щільних регіонах, тому є достатньо матеріалу, щоб створити галактики-учасниці дуже швидко".
Ця ідея підкріплена рентгенівськими спостереженнями за масивним скупченням RDCS 1252. Чандра та XMM-Ньютон Європейського космічного агентства надали астрономам найбільш точні на сьогодні вимірювання властивостей величезної хмари гарячого газу, що пронизує масивний скупчення. Цей 160-мільйонний градус за Фаренгейтом (70-мільйонний градус Цельсія) є резервуаром більшості важких елементів кластеру і точним відстежуванням його загальної маси. Доклад П'єро Розаті з Європейської південної обсерваторії (ESO) та його колег, який представляє рентгенівські спостереження RDCS 1252, буде опублікований у січні 2004 р. В журналі Astronomical Journal.
"Різкий зір Чандри вирішив форму ореолу гарячого газу і показав, що RDCS 1252 дуже зрілий для свого віку", - сказав Розаті, який відкрив скупчення за допомогою рентгенівського телескопа ROSAT.
RDCS 1252 може містити багато тисяч галактик. Однак більшість цих галактик занадто слабкі для їх виявлення. Але потужні «очі» АСУ визначили кілька сотень із них. Спостереження за допомогою дуже великого телескопа ESO (VLT) дали точне вимірювання відстані до кластеру. АСУ дозволив дослідникам точно визначити форми та кольори 100 галактик, надаючи інформацію про віки проживаючих у них зірок. Команда ACS підрахувала, що більшість зірок у скупченні вже сформувалися, коли Всесвіту було близько 2 мільярдів років. Крім того, рентгенівські спостереження показали, що через 5 мільярдів років після великого удару навколишній гарячий газ був збагачений важкими елементами цих зірок і був витіснений з галактик.
Якщо більшість галактик в RDCS 1252 досягли зрілості і оселилися в спокійному дорослому віці, то галактики, що утворюються в далекому протокластері, перебувають у своїй енергійній, непослушної юності.
Прото кластер TN J1338 містить масивну ембріональну галактику, оточену меншими галактиками, що розвиваються, які схожі на точки на зображенні Хаббла.
Домінуюча галактика виробляє вражаючі радіовипромінювальні струмені, що підживлюються надмасивною чорною дірою глибоко в ядрі галактики. Взаємодія цих струменів і газу може стимулювати потік народження зірки.
Відкриття радіотелескопами енергетичної радіогалактики спонукало астрономів полювати на менші галактики, що складають основну частину скупчення.
"Масивні скупчення - це міста Всесвіту, а радіогалактики всередині них - це димові смуги, які ми можемо використовувати для їх пошуку, коли вони тільки починають формуватися", - сказала Майлі.
Два висновки підкреслюють силу комбінування спостережень багатьох телескопів, які надавали види далекого Всесвіту в діапазоні довжин хвиль. Розширена камера Хаббла надала критичну інформацію про структуру обох віддалених кластерних галактик. Рентгенівський зір Чандри та XMM-Ньютона забезпечив основні вимірювання споконвічного газу, в який вбудовані галактики в RDCS 1252, і точні оцінки загальної маси, що міститься в цьому кластері. Великі наземні телескопи, як VLT, забезпечували точні вимірювання відстані обох кластерів, а також хімічний склад галактик в них.
Команда ACS проводить подальші спостереження за віддаленими кластерами, щоб закріпити наше розуміння того, як ці молоді кластери та їх галактики еволюціонують у форму речей, що бачать сьогодні. Їх заплановані спостереження включають використання ближнього інфрачервоного спостереження для аналізу швидкостей утворення зірок у деяких цільових кластерах, включаючи RDCS 1252, для вимірювання космічної історії утворення зірок у цих масивних структурах. Команда також шукає регіони навколо кількох ультра віддалених радіогалактик для отримання додаткових прикладів прото-кластерів. Кінцева наукова мета команди - створити повну картину еволюції кластерів, починаючи з формування в найдавніші епохи та деталізуючи еволюцію до сьогодні.
Оригінальне джерело: Новини Хаббла
