Massive filamenter giver næring til væksten af ​​galakser og supermassive sorte huller

En international gruppe af forskere ledet af RIKEN Cluster for Pioneering Research har brugt observationer fra Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) ved ESO Very Large Telescope (VLT) i Chile og Suprime-Cam ved Subaru-teleskopet til at foretage detaljerede observationer af gasfilamenterne, der forbinder galakser i en stor, fjern proto-klynge i det tidlige univers.

Baseret på direkte observationer, de fandt det, i overensstemmelse med forudsigelserne fra den kolde mørkt stofmodel for galaksedannelse, filamenterne er omfattende, strækker sig over mere end 1 million parsecs - et parsec er lidt over tre lysår - og giver brændstof til intens dannelse af stjerner og væksten af ​​supermassive sorte huller i proto-klyngen.

Observationerne, som udgør et meget detaljeret kort over filamenterne, blev lavet på SSA22, en massiv proto-klynge af galakser placeret omkring 12 milliarder lysår væk i stjernebilledet Vandmanden, gør det til en struktur af det meget tidlige univers.

Fundene, udgivet i Videnskab , give ny indsigt i galaksedannelse. Den dominerende tro på et tidspunkt var, at galakser blev dannet og derefter organiseret i klynger på en bottom-up måde, men nu, det antages generelt, at filamenter i universet gav næring til dannelsen af ​​klynger af galakser på steder, hvor filamenterne krydsede, skabe tætte områder af stof. I overensstemmelse hermed gruppen fandt ud af, at skæringspunktet mellem de enorme filamenter, de identificerede, er hjemsted for aktive galaktiske kerner - supermassive sorte huller - og "stjernesprængende" galakser, der har meget aktiv stjernedannelse. De bestemmer deres placering ud fra observationer lavet med Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) og W. M. Keck Observatory.

Deres observationer er baseret på detektering af det kendte Lyman alfa-stråling - ultraviolet lys, der produceres, når neutral brintgas ioniseres og derefter vender tilbage til sin grundtilstand - ved hjælp af MUSE-instrumentet. Strålingen viste sig at være intens - for høj til at være fra universets ultraviolette baggrundsstråling. Deres beregninger indikerede, at den høje stråling sandsynligvis blev udløst af stjernedannende galakser og dannelse af sorte huller.

Ifølge Hideki Umehata fra RIKEN Cluster for Pioneering Research og University of Tokyo, avisens første forfatter, "Dette tyder meget stærkt på, at gas, der falder langs filamenterne under tyngdekraften, udløser dannelsen af ​​stjernesprængende galakser og supermassive sorte huller, giver universet den struktur, vi ser i dag.

"Tidligere observationer havde vist, at der emissioner fra gasklatter strækker sig ud over galakserne, men nu har vi været i stand til tydeligt at vise, at disse filamenter er ekstremt lange, går endda ud over kanten af ​​feltet, som vi så. Dette tilføjer troværdighed til ideen om, at disse filamenter faktisk driver den intense aktivitet, som vi ser i galakserne inde i filamenterne."

Medforfatter Michele Fumagalli fra Durham University, U.K., sagde, "Det er meget spændende for første gang tydeligt at se flere og udvidede filamenter i det tidlige univers. Vi har endelig en måde at kortlægge disse strukturer direkte, og at forstå i detaljer deres rolle i at regulere dannelsen af ​​supermassive sorte huller og galakser."