Οι αστρονόμοι έχουν εντοπίσει ακύκλος γαλαξιώνονομάζεται SPT2349-56, το οποίο έχει αέριο μεταξύ των συστατικών του με θερμοκρασίες πολύ υψηλότερες από τις αναμενόμενες για την αρχική περίοδο του σύμπαντος. Η δομή Essa, που παρατηρήθηκε όπως ήταν πριν από περίπου 12 δισεκατομμύρια χρόνια, όταν ο Κόσμος ήταν μόλις 1,4 δισεκατομμυρίων ετών, αποκαλύπτει ένα υπερθερμασμένο μέσο εντός της ομάδας, που ανιχνεύτηκε μέσω του φαινομένου Sunyaev-Zeldovich.
Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature, χρησιμοποίησε δεδομένα από τη συστοιχία ραδιοτηλεσκοπίων ALMA για να αναλύσει τις παραμορφώσεις στο κοσμικό υπόβαθρο μικροκυμάτων που προκαλούνται από θερμό αέριο. Ο Pesquisadores επιβεβαίωσε ότι το αέριο φτάνει σε επίπεδα θερμικής ενέργειας τουλάχιστον πέντε φορές μεγαλύτερα από αυτά που προβλέπονται από τα τρέχοντα μοντέλα κοσμικής εξέλιξης.
Αυτή η ανακάλυψη δείχνει ότι οι έντονες ενεργειακές διεργασίες δρούσαν νωρίτερα από ό,τι φανταζόμασταν προηγουμένως, αλλάζοντας πιθανώς την κατανόηση του πώς σχηματίστηκαν οι μεγάλες δομές του σύμπαντος.
Παρατήρηση Gromme SPT2349-56
A δακτύλιος SPT2349-56εντοπίστηκε αρχικά το 2010 από τον South Pole Telescope, στο Antártida. Ο επόμενος Observações αποκάλυψε ότι περιέχει περισσότερους από 30 ενεργούς γαλαξίες, με ρυθμούς σχηματισμού αστέρων χιλιάδες φορές υψηλότερους από τον σημερινό Via Láctea.
Αυτοί οι γαλαξίες κινούνται σε τροχιές που υποδηλώνουν επικείμενες συγκρούσεις, χαρακτηρίζοντας ένα πρωτόγραμμα στη φάση της ενοποίησης. Ο πυρήνας της δομής έχει διάμετρο συγκρίσιμη με το φωτοστέφανο του Via Láctea, συγκεντρώνοντας έντονη δραστηριότητα σε μια συμπαγή περιοχή.
Μέθοδος ανίχνευσης θερμού αερίου
Οι επιστήμονες εφάρμοσαν το θερμικό φαινόμενο Sunyaev-Zeldovich για να μετρήσουν το αέριο εντός της ομάδας. Το φαινόμενο Esse συμβαίνει όταν φωτόνια από το κοσμικό μικροκυματικό υπόβαθρο αλληλεπιδρούν με ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας σε θερμό αέριο, παράγοντας ανιχνεύσιμες παραμορφώσεις.
Στην περίπτωση του SPT2349-56, το καταγεγραμμένο σήμα ήταν εξαιρετικά ισχυρό, υποδεικνύοντας θερμοκρασίες που ξεπερνούσαν τα 10 εκατομμύρια Kelvin. Inicialmente, η ομάδα εξέτασε την πιθανότητα σφάλματος, αλλά εκτενείς έλεγχοι επιβεβαίωσαν την αξιοπιστία των δεδομένων.
Θερμοκρασίες πέρα από τις προβλέψεις
Τα καθιερωμένα κοσμολογικά μοντέλα προβλέπουν ότι η θέρμανση του ενδοομαδικού περιβάλλοντος συμβαίνει σταδιακά, μέσω βαρυτικών αλληλεπιδράσεων για δισεκατομμύρια χρόνια. Σε νέες κατασκευές όπως το SPT2349-56, αναμενόταν ψυχρότερο, λιγότερο ενεργητικό αέριο.
Η ανάλυση έδειξε, ωστόσο, ότι το αέριο είναι τουλάχιστον πέντε φορές θερμότερο από το προβλεπόμενο, ξεπερνώντας ακόμη και τα επίπεδα που παρατηρούνται σε πολλούς τρεχούμενους γροματισμούς. Η απόκλιση Essa υποδηλώνει πρόσθετους μηχανισμούς θέρμανσης που δρουν νωρίς στο σύμπαν.
Ο ρόλος των υπερμεγέθων μαύρων τρυπών
Οι ερευνητές έχουν εντοπίσει τουλάχιστον τρειςυπερμεγέθεις μαύρες τρύπεςστη γκρομάδα, της οποίας οι ενεργητικοί πίδακες μπορούν να εγχύουν θερμότητα στο περιβάλλον αέριο. Η δραστηριότητα Essa των ενεργών γαλαξιακών πυρήνων αντιπροσωπεύει μια σημαντική μη βαρυτική πηγή ενέργειας.
Η παρουσία αυτών των αντικειμένων υποδηλώνει ότι η ανάδραση από τις μαύρες τρύπες επηρέαζε την εξέλιξη των μορφωμάτων πολύ νωρίτερα από ό,τι είχε προβλεφθεί. Η διαδικασία Tal συμβάλλει στην εξήγηση της επιταχυνόμενης θέρμανσης που παρατηρείται στη δομή.
- Έντονος σχηματισμός άστρων σε περισσότερους από 30 γαλαξίες.
- Συνεχείς γαλαξιακές συγκρούσεις.
- Πίδακες μαύρης τρύπας που θερμαίνουν το μέσο.
- Έντονες παραμορφώσεις στο κοσμικό υπόβαθρο.
Παρατηρήσεις με το ALMA
Το Atacama Large Millimeter/υποχιλιοστόμετρο Array (ALMA) παρείχε κρίσιμα δεδομένα για την ανίχνευση του θερμικού σήματος. Η συστοιχία τηλεσκοπίων Esse, που βρίσκεται στην έρημο Atacama στο Chile, επιτρέπει παρατηρήσεις υψηλής ανάλυσης σε μήκη κύματος χιλιοστών.
Οι μετρήσεις αποκάλυψαν μια μεγάλη θερμική δεξαμενή στο ενδοομαδικό περιβάλλον της πρωτογρομάδας. Η ευαισθησία του ALMA κατέγραψε λεπτομέρειες που τα προηγούμενα όργανα δεν κατέγραψαν σε τόσο μακρινά αντικείμενα.
Διεθνής ερευνητική ομάδα
Επικεφαλής της εργασίας ήταν ο Dazhi Zhou, υποψήφιος διδάκτορας στο University του British Columbia, στο Canadá. Scott Chapman, του Dalhousie University, συνέβαλε στην ανάλυση κατά την περίοδο στο National Research Council του Canada.
Στη συνεργασία συμμετείχαν ιδρύματα από διάφορες χώρες, συνδυάζοντας την τεχνογνωσία στην παρατηρητική κοσμολογία και τις προσομοιώσεις. Τα αποτελέσματα υπογραμμίζουν τη σημασία των παρατηρήσεων με πολλά όργανα για την πρόοδο της αστροφυσικής.
Πρώιμος σχηματισμός κοσμικών δομών
Τα σμήνη γαλαξιών αντιπροσωπεύουν τις μεγαλύτερες βαρυτικά δεσμευμένες δομές στο σύμπαν. Ο σχηματισμός Sua περιλαμβάνει σταδιακή συσσώρευση ύλης, με θέρμανση του αερίου με βαρυτικές καταρρεύσεις.
Το SPT2349-56 καταδεικνύει ότι οι δεξαμενές θερμού αερίου υπήρχαν σε πολύ αρχαίους χρόνους. Το Isso επισημαίνει ταχύτερη και πιο ενεργητική συναρμολόγηση δομών σε σύγκριση με τις τυπικές προσομοιώσεις.
Αυτά τα στοιχεία ενισχύουν τις πρόσφατες παρατηρήσεις γαλαξιών και τεράστιων μαύρων τρυπών στο πρώιμο σύμπαν. Juntas, προτείνουν αναθεωρήσεις σε καθιερωμένα χρονοδιαγράμματα κοσμικής εξέλιξης.
Στοιχεία επιστημονικής δημοσίευσης
Το έγγραφο περιγράφει λεπτομερώς την ανίχνευση του φαινομένου Sunyaev-Zeldovich στο redshift 4.3, το υψηλότερο που έχει καταγραφεί για θερμό αέριο εντός της ομάδας. Οι συγγραφείς τονίζουν την ανάγκη για νέα μοντέλα που ενσωματώνουν την πρώιμη ανάδραση από τις μαύρες τρύπες.
Η έρευνα ανοίγει το δρόμο για μελλοντικές μελέτες με τηλεσκόπια όπως το James Webb. Οι έρευνες Essas μπορεί να αποσαφηνίσουν τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ του σχηματισμού άστρων, της πυρηνικής δραστηριότητας και της δυναμικής των νεαρών μορφωμάτων.
Χαρακτηριστικά της πρωτογρομάδας
Το SPT2349-56 ταξινομείται ως πρωτογρόμ, ή γκρομ στον αρχικό σχηματισμό. Η μάζα και η πυκνότητα Sua υποδεικνύουν τη δυνατότητα να εξελιχθεί σε μια από τις ογκώδεις δομές που παρατηρούνται στο τοπικό σύμπαν.
Η συγκέντρωση ενεργών γαλαξιών σε περιορισμένο όγκο ενισχύει τις εσωτερικές ενεργειακές διεργασίες. Η σπάνια διαμόρφωση Essa προσφέρει ένα μοναδικό παράθυρο στο σύμπαν πριν από 12 δισεκατομμύρια χρόνια.