Gledanje globoko v opazovani Vesolje - in zato nazaj v najzgodnejša obdobja - je neizmerno fascinantna stvar. Pri tem lahko astronomi vidijo najzgodnejše galaksije v vesolju in izvedejo več o tem, kako so se razvijale skozi čas. Iz tega ne morejo samo razbrati, kako so nastale obsežne strukture (kot so galaksije in galaksije), temveč tudi vlogo temne snovi.
Pred kratkim je mednarodna skupina znanstvenikov za opazovanje vesolja, ko je bila stara le 1,4 milijarde let, uporabljala veliko milimetrsko-submilimetersko matriko Atacama (ALMA). Opazili so "protokluster", niz 14 galaksij, ki se nahajajo 12,4 milijarde svetlobnih let, ki naj bi se kmalu združile. To bi povzročilo nastanek ogromnega galaksija, enega največjih predmetov v znanem vesolju.
Študija, ki je opisala njihove ugotovitve, z naslovom "Množično jedro za grozd galaksij pri rdečem premiku 4,3", se je nedavno pojavila v reviji Narava. Študijo je vodil Tim Miller - astronom z univerze Dalhousie, Halifax in univerze Yale - in vključeval člane Nasinega laboratorija za reaktivni pogon, evropskega južnega opazovalnega urada (ESO), nacionalnega raziskovalnega sveta Kanade, Harvard-Smithsonian Center za astrofiziko, Nacionalni observatorij za radio astronomijo in več univerz in raziskovalnih ustanov.
Kot navajajo v svoji študiji, je ta protokluster (označen s SPT2349-56) prvič opazil Teleskop južne polovice Nacionalne znanstvene fundacije. Z eksperimentom Atacama Pathfinder (APEX) je skupina izvedla nadaljnja opazovanja, ki so potrdila, da gre za izjemno oddaljen galaktični vir, ki so ga nato opazovali pri ALMA. Z vrhunsko ločljivostjo in občutljivostjo ALMA so lahko ločili posamezne galaksije.
Ugotovili so, da te galaksije tvorijo zvezde s hitrostjo 1000 krat hitrejšo od naše galaksije in so bile natrgane v območju vesolja, ki je približno trikrat večje od Mlečne poti. S pomočjo podatkov ALMA je skupina lahko ustvarila tudi prefinjene računalniške simulacije, ki so pokazale, kako bo ta trenutna zbirka galaksij verjetno rasla in se razvijala v obdobju milijarde let.
Te simulacije so nakazovale, da ko se te galaksije združijo, bo nastali grozdasti grozd nasprotoval nekaterim najbolj množičnim grozdom, ki jih vidimo v vesoljski reviji. Kot je pojasnil Scott Chapman in astrofizik z univerze Dalhousie ter soavtor študije:
„Ulov ogromne galaksije v množici formacij je sam po sebi spektakularen. Toda dejstvo, da se to zgodi tako zgodaj v zgodovini vesolja, predstavlja izjemen izziv za naše današnje razumevanje načina tvorjenja struktur v vesolju. "
Trenutno znanstveno soglasje med astrofiziki navaja, da je nekaj milijonov let po velikem udaru normalna in temna snov začela tvoriti večje koncentracije, kar je na koncu povzročilo grozdaste grozde. Ti predmeti so največje strukture v vesolju, ki vsebujejo trilijone zvezd, tisoče galaksij, ogromno količino temne snovi in ogromne črne luknje.
Vendar pa trenutne teorije in računalniški modeli kažejo, da bi se protoklusterji - podobni tistemu, ki ga opazuje ALMA - morali razvijati veliko dlje. Najdba, ki sega šele v 1,4 milijarde let po velikem udaru, je bila zato presenečenje. Kot je navedel Tim Miller, ki je trenutno doktorski kandidat na univerzi Yale:
"Kako se je tako sestava galaksij tako hitro postavila, je skrivnost, da se v več milijard letih ni gradilo postopoma, kot bi lahko pričakovali astronomi. To odkritje ponuja neverjetno priložnost za raziskovanje, kako so se v teh ekstremnih okoljih združili galaksični grozdi in njihove ogromne galaksije. "
Chapman in njegovi sodelavci upajo, da bodo izvedli nadaljnje študije SPT2349-56, da bi videli, kako so ta protoklusterji sčasoma postali grozdna skupina. "ALMA nam je prvič dala jasno izhodišče za napovedovanje razvoja grozdastih skupin," je dejal. "Sčasoma se bo 14 galaksij, ki smo jih opazili, nehalo oblikovati zvezde in se bodo udarile in združile v eno samo velikansko galaksijo."
Študija tega in drugih protoklusterjev bo mogoča zaradi instrumentov, kot je ALMA, pa tudi opazovalnic nove generacije, kot je Square Kilometer Array (SKA). Opremljeni z bolj občutljivimi nizi in naprednejšimi računalniškimi modeli lahko astronomi ustvarijo resnično natančno časovnico, kako je naše vesolje postalo to, kar je danes.
