Αστρονόμοι που μελετούν το πρώιμο σύμπαν εντόπισαν ένα σμήνος γαλαξιών που φαίνεται πολύ πιο ζεστό – και πολύ πιο ενεργητικό – από ό,τι λένε οι τρέχουσες θεωρίες. Για να το εντοπίσουν, οι ερευνητές έπρεπε να κοιτάξουν πίσω περίπου 12 δισεκατομμύρια χρόνια
Το εύρημα, που δημοσιεύεται στο Nature, μεταθέτει το χρονοδιάγραμμα για το πότε τα σμήνη γαλαξιών αναπτύσσουν τις χαρακτηριστικές θερμές ατμόσφαιρές τους. Τα τυπικά μοντέλα υποδηλώνουν ότι αυτή η ακραία θέρμανση λαμβάνει χώρα μόνο αφού τα σμήνη ωριμάσουν αργά και καταρρεύσουν σε διάστημα δισεκατομμυρίων ετών. Αντίθετα, η νέα παρατήρηση υποδηλώνει ότι ορισμένα σμήνη μπορεί να σχηματίζονται πολύ πιο γρήγορα από το αναμενόμενο.
«Δεν περιμέναμε να δούμε μια τόσο θερμή ατμόσφαιρα σμήνους τόσο νωρίς στην κοσμική ιστορία», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας Dazhi Zhou σε δελτίο τύπου. «Στην πραγματικότητα, στην αρχή ήμουν επιφυλακτικός σχετικά με το σήμα, καθώς ήταν πολύ ισχυρό για να είναι αληθινό. Αλλά μετά από μήνες επαλήθευσης, επιβεβαιώσαμε ότι αυτό το αέριο είναι τουλάχιστον πέντε φορές θερμότερο από το προβλεπόμενο, και ακόμη θερμότερο και πιο ενεργητικό από αυτό που βρίσκουμε σε πολλά σημερινά σμήνη».
Ένα νεαρό σμήνος γαλαξιών με υπερβολικά μεγάλη ενέργεια
Το αντικείμενο στο επίκεντρο της μελέτης είναι ένα μακρινό σμήνος γνωστό ως SPT2349-56. Επειδή σχηματίστηκε τόσο νωρίς ιστορία, οι αστρονόμοι το θεωρούν ένα σμήνος γαλαξιών “βρεφικής ηλικίας” — αν και οι ιδιότητές του είναι κάθε άλλο παρά μικρές.
Ο πυκνός πυρήνας του εκτείνεται σε περίπου 500.000 έτη φωτός, παρόμοιος σε μέγεθος με το φωτοστέφανο που περιβάλλει τον Γαλαξία μας . Μέσα σε αυτή τη συμπαγή περιοχή βρίσκονται περισσότεροι από 30 γαλαξίες που σχηματίζουν αστέρια με συνδυασμένο ρυθμό πάνω από 5.000 φορές ταχύτερο από ό,τι ο δικός μας γαλαξίας σήμερα. Όλη αυτή η δραστηριότητα είναι συγκεντρωμένη σε έναν χώρο που, με βάση τα κοσμικά πρότυπα, είναι αξιοσημείωτα μικρός.
Αυτό που ξεχώριζε περισσότερο, ωστόσο, δεν ήταν οι ίδιοι οι γαλαξίες, αλλά το αέριο που γεμίζει τον χώρο μεταξύ τους. Γνωστό ως ενδοσμήνος, αυτό το αέριο συνήθως θερμαίνεται σταδιακά καθώς η βαρύτητα έλκει την ύλη προς τα μέσα. Στο SPT2349-56, αυτή η θέρμανση φαίνεται να έχει συμβεί πολύ νωρίτερα – και πολύ πιο έντονα.
«Αυτό μας λέει ότι κάτι στο πρώιμο σύμπαν, πιθανώς τρεις πρόσφατα ανακαλυφθείσες υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στο σμήνος, ήδη άντλησαν τεράστιες ποσότητες ενέργειας στο περιβάλλον και διαμόρφωσαν το νεαρό σμήνος, πολύ νωρίτερα και πιο έντονα από ό,τι νομίζαμε», δήλωσε ο συν-συγγραφέας Δρ. Scott Chapman στο δελτίο τύπου.
Πώς το ALMA μέτρησε τη θερμότητα του σμήνους
Για να διερευνήσει τις συνθήκες μέσα στο σμήνος, η ομάδα χρησιμοποίησε το Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) — ένα δίκτυο ραδιοτηλεσκοπίων.
Αντί να μετρήσουν απευθείας το αέριο, οι ερευνητές βασίστηκαν σε ένα ανεπαίσθητο σήμα γνωστό ως φαινόμενο Sunyaev-Zeldovich. Όταν το θερμό αέριο μέσα σε ένα σμήνος γαλαξιών αλληλεπιδρά με την αμυδρή λάμψη της Μεγάλης Έκρηξης , παραμορφώνει ελαφρώς το φως υποβάθρου. Μετρώντας την παραμόρφωση, οι αστρονόμοι μπορούν να εκτιμήσουν πόση θερμική ενέργεια περιέχει το αέριο.
«Η κατανόηση των γαλαξιακών σμηνών είναι το κλειδί για την κατανόηση των μεγαλύτερων γαλαξιών στο σύμπαν», δήλωσε ο Chapman. «Αυτοί οι τεράστιοι γαλαξίες βρίσκονται κυρίως σε σμήνη και η εξέλιξή τους διαμορφώνεται σε μεγάλο βαθμό από το πολύ ισχυρό περιβάλλον των σμηνών καθώς σχηματίζονται, συμπεριλαμβανομένου του ενδοσμηναγού μέσου».
