Astronomer er vidne til galakse megamerger

Når astronomer kigger dybt ud i rummet - forbløffende 90 procent af vejen gennem det observerbare univers - har astronomer været vidne til begyndelsen på en gigantisk kosmisk ophobning, den forestående kollision af 14 unge, stjernesprængende galakser.

Denne ældgamle megafusion er bestemt til at udvikle sig til en af ​​de mest massive strukturer i det kendte univers:en klynge af galakser, gravitationelt bundet af mørkt stof og svømmer i et hav af varmt, ioniseret gas.

Brug af Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), et internationalt hold af videnskabsmænd har afsløret en forbløffende tæt koncentration af 14 galakser, der er klar til at smelte sammen, danner kernen i det, der med tiden bliver en kolossal galaksehob.

Denne tæt bundet galaktiske smashup, kendt som en protocluster, ligger cirka 12,4 milliarder lysår væk, hvilket betyder, at dets lys begyndte at rejse til os, da universet kun var 1,4 milliarder år gammelt, eller omkring en tiendedel af sin nuværende alder. Dens individuelle galakser danner stjerner så meget som 1, 000 gange hurtigere end vores hjemmegalakse og er proppet inde i et område i rummet, der kun er omkring tre gange så stort som Mælkevejen. Den resulterende galaksehob vil i sidste ende konkurrere med nogle af de mest massive hobe, vi ser i universet i dag.

Resultaterne er publiceret i tidsskriftet Natur .

"At have fanget en massiv galaksehob under dannelse er spektakulært i sig selv, " sagde Scott Chapman, en astrofysiker ved Dalhousie University i Halifax, Canada, som har specialiseret sig i observationel kosmologi og studerer oprindelsen af ​​struktur i universet og galaksernes udvikling.

"Men, det faktum, at dette sker så tidligt i universets historie, udgør en formidabel udfordring for vores nutidige forståelse af den måde strukturer dannes i universet, " han sagde.

I løbet af de første par millioner år af kosmisk historie, normalt stof og mørkt stof begyndte at samle sig i større og større koncentrationer, til sidst giver anledning til galaksehobe, de største objekter i det kendte univers. Med masser, der kan sammenlignes med en million milliarder sole, klynger kan indeholde så mange som tusind galakser, store mængder mørkt stof, gigantiske sorte huller, og røntgenudsendende gas, der når temperaturer på over en million grader.

Nuværende teori og computermodeller tyder på, at protoklynger så massive som den, der er observeret af ALMA, imidlertid, burde have taget meget længere tid at udvikle sig.

"Hvordan denne samling af galakser blev så stor så hurtigt, er lidt af et mysterium, det blev ikke bygget op gradvist over milliarder af år, som astronomer kunne forvente, "sagde Tim Miller, en ph.d.-kandidat ved Yale University og medforfatter på papiret.

"Denne opdagelse giver en utrolig mulighed for at studere, hvordan galaksehobe og deres massive galakser kom sammen i disse ekstreme miljøer."

Denne særlige galaktiske protocluster, udpeget SPT2349-56, blev første gang observeret som en svag plet af millimeter-bølgelængde lys i 2010 med National Science Foundations South Pole Telescope. Opfølgningsobservationer med Atacama Pathfinder Experiment (APEX) teleskopet hjalp med at bekræfte, at det faktisk var en ekstremt fjern galaktisk kilde og værdig til opfølgende observationer med ALMA. ALMAs overlegne opløsning og følsomhed gjorde det muligt for astronomer at skelne mellem ikke færre end 14 individuelle objekter i et chokerende lille område af rummet, bekræftelse af objektet var det arketypiske eksempel på en protocluster i et meget tidligt udviklingsstadium.

Denne klynges ekstreme afstand og klart definerede komponenter giver astronomer en hidtil uset mulighed for at studere nogle af de første trin i klyngedannelse mindre end 1,5 milliarder år efter Big Bang. Ved at bruge ALMA-dataene som startbetingelser for sofistikerede computersimuleringer, forskerne var i stand til at demonstrere, hvordan denne nuværende samling af galakser sandsynligvis vil vokse og udvikle sig over milliarder af år.

"ALMA gav os, for første gang, et klart udgangspunkt for at forudsige udviklingen af ​​en galaksehob. Over tid, de 14 galakser, vi observerede, vil holde op med at danne stjerner og vil kollidere og smelte sammen til en enkelt gigantisk galakse, " sagde Chapman.

Denne forskning er præsenteret i et papir med titlen "En massiv kerne til en klynge af galakser ved en rødforskydning på 4,3, "af T.B. Miller, et al., som står i journalen Natur .