Trenutne teorije o nastanku galaksij temeljijo na hierarhičnem združevanju manjših entitet v večje in večje strukture, začenši od približno velikosti zvezdnega kroglastega grozda in se konča s skupki galaksij. Po tem scenariju se domneva, da v mladem vesolju ni bilo ogromnih galaksij.
Vendar bo morda to stališče zdaj treba spremeniti. Skupina italijanskih astronomov je z večnamenskim instrumentom FORS2 na zelo velikem teleskopu na Paranalu identificirala štiri oddaljene galaksije, nekajkrat bolj masivne od galaksije Mlečna pot ali tako množične kot najtežje galaksije v današnjem vesolju. Te galaksije so se morale oblikovati, ko je bilo vesolje le približno 2000 milijonov let, torej približno 12.000 milijonov let.
Na novo odkriti predmeti so lahko člani populacije starih ogromnih galaksij, ki so bile do zdaj neodkrite.
Obstoj takšnih sistemov kaže, da je bilo nastajanje ogromnih eliptičnih galaksij v zgodnjem vesolju veliko hitrejše, kot je bilo pričakovati v trenutni teoriji.
Hierarhično združevanje
Galaksije so kot otoki v vesolju, sestavljeni iz zvezd, pa tudi prašnih in plinskih oblakov. Na voljo so v različnih velikostih in oblikah. Astronomi na splošno ločijo spiralne galaksije - kot je naša Mlečna pot, NGC 1232 ali znamenita galaksija Andromeda - in eliptične galaksije, pri čemer večinoma vsebujejo stare zvezde in imajo zelo malo prahu ali plina. Nekatere galaksije so vmesne med spiralami in eliptiki in jih imenujemo lentikularne ali sferoidne galaksije.
Galaksije se ne razlikujejo le po obliki, temveč se razlikujejo tudi po velikosti: nekatere so lahko tako "lahke" kot zvezdni kroglični grozdi v naši Mlečni poti (tj. Vsebujejo približno enakovredno nekaj milijonov Sončkov), druge pa so lahko bolj množične kot milijon milijonov soncev. Trenutno se več kot polovica zvezd v vesolju nahaja v masivnih sferoidnih galaksijah.
Eno glavnih odprtih vprašanj sodobne astrofizike in kozmologije je, kako in kdaj so se galaksije oblikovale in razvijale, začenši s prvinskim plinom, ki je napolnil zgodnje Vesolje. V najpopularnejši trenutni teoriji so galaksije v lokalnem Vesolju rezultat razmeroma počasnega procesa, kjer se majhne in manj masivne galaksije združijo, da postopoma tvorijo večje in bolj masivne galaksije. V tem scenariju, ki so ga poimenovali "hierarhično združevanje", je bilo mlado vesolje poseljeno z majhnimi galaksijami z malo mase, medtem ko sedanje Vesolje vsebuje velike, stare in masivne galaksije - zadnje, ki se tvorijo v zadnji fazi počasnega procesa sestavljanja.
Če bi bil ta scenarij resničen, potem v mladem vesolju ne bi mogli najti ogromnih eliptičnih galaksij. Ali z drugimi besedami, zaradi končne hitrosti svetlobe ne bi smele biti tako velike galaksije zelo daleč od nas. In res, do zdaj ni bila znana nobena stara eliptična galaksija izven radio-galaksije pri rdečem premiku 1.55, ki so jo odkrili pred skoraj desetimi leti.
Raziskava K20
Da bi bolje razumeli proces tvorjenja galaksij in preverili, ali je scenarij hierarhičnega združevanja veljaven, je skupina italijanskih in astronomov ESO uporabila zelo velik teleskop ESO kot "časovni stroj" za iskanje zelo oddaljenih eliptičnih galaksij. Vendar to ni nepomembno. Oddaljene eliptične galaksije, ki vsebujejo stare in rdeče zvezde, morajo biti zelo oprijemljive predmete na optičnih valovnih dolžinah, saj se večji del njihove svetlobe preusmeri v infrardeči del spektra. Oddaljene eliptične galaksije so tako med najtežjimi opazovalnimi cilji tudi pri največjih teleskopih; to je tudi razlog, da je 1.55 zapis rdečega premika vztrajal tako dolgo.
Toda ta izziv raziskovalcev ni ustavil. Dobili so globoko optično spektroskopijo z večnamenskim instrumentom FORS2 na VLT za vzorec 546 slabih predmetov, ki jih najdemo na nebesnem območju 52 arcmin2 (ali približno desetino območja polne Lune), znanem kot polje K20, in ki se deloma prekriva s območjem BLAGOVNO-južno. Njihova vztrajnost se je obrestovala in nagradili so jih z odkritjem štirih starih, masivnih galaksij z rdečimi premiki med 1.6 in 1.9. Te galaksije vidimo, ko je bilo vesolje le približno 25% svoje sedanje starosti 13.700 milijonov let.
Za eno od galaksij je skupina K20 izkoristila tudi bazo podatkov o javno dostopnih spektrih na območju BLAGA-jug, ki jo je prevzela skupina ESO / GOODS.
Nova populacija galaksij
Na novo odkrite galaksije so tako vidne, ko je bilo vesolje staro približno 3500 milijonov let, to je pred 10.000 milijoni let. Toda iz zajetih spektrov je razvidno, da te galaksije vsebujejo zvezde, stare med 1.000 in 2.000 milijonov let. To pomeni, da so se morale galaksije ustrezno oblikovati že prej in da so morale v bistvu dokončati svojo sestavo v trenutku, ko je bilo Vesolje le od 1500 do 2500 milijonov let.
Zdi se, da imajo galaksije več kot sto tisoč milijonov sončnih mas, zato so po velikosti podobne najbolj množičnim galaksijam v današnjem vesolju. Komplementarne slike, posnete v raziskavi GOODS ("The Great Observatories Origins Deep Survey") vesoljskega teleskopa Hubble kažejo, da so te galaksije strukture in oblike bolj ali manj enake tistim v današnjih ogromnih eliptičnih galaksijah.
Nova opažanja so torej razkrila novo populacijo zelo starih in množičnih galaksij.
Obstoj tako masivnih in starih sferoidnih galaksij v zgodnjem vesolju kaže, da se je sestavljanje današnjih ogromnih eliptičnih galaksij začelo veliko prej in je bilo veliko hitrejše, kot je napovedala teorija hierarhične združitve. Andrea Cimatti (INAF, Firenze, Italija), vodja ekipe: "Naša nova študija zdaj postavlja temeljna vprašanja o našem razumevanju in poznavanju procesov, ki so uravnavali genezo in evolucijsko zgodovino Vesolja in njegovih struktur."
Izvirni vir: ESO News Release
