Otkriveno masivno 'brodogradilište' galaksije u dalekom svemiru
Čak ni galaksije ne vole biti same. Dok su astronomi već neko vrijeme znali da se galaksije skupljaju u skupine i nakupine, proces od formiranja do prijateljskih grupa ostao je otvoreno pitanje u kozmologiji.
U članku objavljenom u časopisu Astronomy & Astrophysics Journal, međunarodni tim astronoma izvještava o otkriću skupine objekata za koje se čini da su nova akumulacija galaksija u nastajanju – poznata kao protoklasteri.
"Ovo otkriće važan je korak prema postizanju našeg konačnog cilja: razumijevanju skupa galaktičkih klastera, najmasivnijih struktura koje postoje u svemiru", rekla je Brenda Frye, izvanredna profesorica astronomije na Steward opservatoriju Sveučilišta Arizona i autorica studije.
Mliječna staza, dom našeg Sunčevog sustava, pripada skupu galaksija poznatom kao Lokalna grupa, koja je zauzvrat dio superklastera Djevice. Ali kako je izgledao superklaster kao što je Djevica prije 11 milijardi godina?
"Još uvijek znamo vrlo malo o protoklasterima, dijelom zato što su tako slabi, preslabi da bi ih optička svjetlost otkrila", rekao je Frye. "Istovremeno, poznato je da zrače sjajno na drugim valnim duljinama kao što je sub-milimetar."
Prvotno otkriven teleskopom Planck Europske svemirske agencije kao dio istraživanja cijelog neba, protoklaster opisan u novom radu pokazao se istaknutim u dalekoj infracrvenoj regiji elektromagnetskog spektra. Pregledavajući uzorak od više od 2.000 struktura koje bi mogle postati klasteri, istraživači su naišli na protoklaster označen kao PHz G237.01 + 42.50, ili skraćeno G237. Promatranja su izgledala obećavajuće, ali da bi se potvrdio njezin identitet bila su potrebna naknadna promatranja s drugim teleskopima.
Pod vodstvom Mari Pollette s Nacionalnog instituta za astrofiziku u Milanu, tim je proveo promatranja koristeći kombiniranu snagu Velikog binokularnog teleskopa u Arizoni, kojim upravlja UArizona, i Subaru teleskopa u Japanu. Tim je identificirao 63 galaksije koje pripadaju G237 protoklasteru. Izvorno otkriće objavljeno je u prethodnom radu, a naknadna su promatranja također dobivena pomoću arhivskih podataka, Herschel Space Observatory i Spitzer Space Telescope.
"Protoklastere galaksija kao što je G237 možete zamisliti kao galaktičko brodogradilište u kojem se sastavljaju masivne galaksije, samo što je ova struktura postojala u vrijeme kada je svemir bio star 3 milijarde godina", rekla je Frye. "U isto vrijeme, genealogija je možda bliža nego što mislite. Budući da je svemir homogen i isti u svim smjerovima, mislimo da je Mliječna staza možda pristala na čvoru protoklastera sličnom G237 kada je bila vrlo mlada."
U početku su opažanja G237 implicirala ukupnu stopu formiranja zvijezda koja je bila nerealno visoka, a tim se borio da shvati podatke. Činilo se da protokol G237 formira zvijezde brzinom od 10 000 puta većom od stope Mliječne staze. Pri toj brzini, očekivalo bi se da će protoklaster brzo potrošiti svoje zvjezdano gorivo i potom se smjestiti u složeni sustav sličan superklasteru Djevice.
"Svaka od 63 dosad otkrivene galaksije u G237 bila je poput tvornice zvijezda u overdriveu", rekla je Frye. "Kao da su galaksije radile prekovremeno za sastavljanje zvijezda. Stopa proizvodnje bila je neodrživa. Takvim tempom očekuje se da će se lanci opskrbe prekinuti u bliskoj budućnosti, i to na način da se trajno zatvori galaktičko brodogradilište."
Takvi visoki prinosi mogli su se održavati samo kontinuiranim ubrizgavanjem goriva, što je za zvijezde plin vodik. Frye je rekla da bi to zahtijevalo učinkovit i neprekinut opskrbni lanac koji bi uvlačio nerazumno velike količine svježeg plina za gorivo tvornica koje stvaraju zvijezde.
Kasnije je tim otkrio da nešto od onoga što je vidio dolazi iz galaksija koje nisu povezane s protoklasterom, ali čak i nakon što su irelevantna opažanja uklonjena, ukupna stopa formiranja zvijezda ostala je visoka, najmanje 1000 solarnih masa godišnje, prema Poletti. Za usporedbu, Mliječna staza proizvede oko jedne sunčeve mase svake godine.
"Slika koju smo sada sastavili je ona uspješnog galaktičkog brodogradilišta, koje radi s visokom učinkovitošću na sastavljanju galaksija i zvijezda u njima i ima opskrbu energijom koja je održivija", rekla je Frye.
Sve galaksije u svemiru dio su divovske strukture koja nalikuje trodimenzionalnom obliku paukove mreže zvanom kozmička mreža. Filamenti kozmičke mreže sijeku se na čvorovima, koji u analogiji odgovaraju galaksijskim brodogradilištima.
"Vjerujemo da filamenti posreduju u prijenosu plinovitog vodika iz difuznog medija međugalaktičkog prostora na ove gladne, novoformirane strukture protoklastera u čvorovima", rekla je Frye i dodala da se raduje kombiniranju podataka s velikog binokularnog teleskopa s promatranjima NASA-inog svemirskog teleskopa James Webb, koji će biti lansiran u prosincu.
"Protoklasteri nude priliku da se istraže ključna pitanja u astronomiji na koja samo ova nova zvjezdarnica može odgovoriti", rekla je, "poput toga koji mehanizmi pokreću produktivno formiranje zvijezda i kada će nestati zaliha vodika, prisiljavajući ovo galaktičko brodogradilište da zatvori svoje vrata i pretvoriti se u superklaster sličan onom u kojem se nalazi naša Mliječna staza."
Izvor: Astronomy and Astrophysics