Katse syvälle havaittavissa olevaan maailmankaikkeuteen - ja siten takaisin varhaisimpiin ajanjaksoihin - on erittäin kiehtova asia. Täten tähtitieteilijät voivat nähdä varhaisimmat galaksit maailmankaikkeudessa ja oppia lisää niiden kehityksestä ajan myötä. Tästä lähtien he eivät vain pysty näkemään kuinka suurten rakenteiden (kuten galaksit ja galaksiklusterit) muodostuivat, vaan myös tumman aineen roolin.
Äskettäin kansainvälinen tutkijaryhmä käytti Atacama Large Millimeter-submillimeter Array (ALMA) -tarkkailuun maailmankaikkeutta, kun se oli vain 1,4 miljardia vuotta vanha. He havaitsivat "protoklusterin", sarjan 14 galaksia, jotka sijaitsevat 12,4 miljardin valovuoden päässä ja jotka olivat aikeissa sulautua. Tämä johtaisi massiivisen galaksiklusterin muodostumiseen, joka on tunnettujen maailmankaikkeuden suurimpia esineitä.
Tutkimus, joka kuvaa heidän havaintojaan, nimeltään “Massiivinen ydin galaksiklusterille punaisen siirtymän 4,3: lla”, ilmestyi äskettäin lehdessä Nature. Tutkimusta johti Tim Miller - Dalhousie-yliopiston, Halifaxin ja Yale-yliopiston tähtitieteilijä - ja siihen osallistui NASA: n suihkumoottorilaboratorion, Euroopan eteläisen observatorion (ESO), Kanadan kansallisen tutkimusneuvoston, Harvard-Smithsonian astrofysiikan keskuksen, Kansallinen radioastronomian observatorio ja useita yliopistoja ja tutkimuslaitoksia.
Kuten he osoittavat tutkimuksessaan, tämä protokolla (nimeltään SPT2349-56) havaittiin ensimmäisen kerran National Science Foundationin etelänavan teleskoopilla. Ryhmä teki Atacama Pathfinder Experiment (APEX) -koetta käyttämällä seurantahavaintoja, jotka vahvistivat, että kyseessä oli erittäin kaukana oleva galaktinen lähde, jota sitten havaittiin ALMA: lla. Käyttämällä ALMA: n korkeaa resoluutiota ja herkkyyttä he pystyivät erottamaan yksittäiset galaksit.
He havaitsivat, että nämä galaksit muodostivat tähtiä nopeudella 1 000 kertaa nopeammin kuin galaksiamme ja että ne olivat paisuneet avaruusalueelle, joka oli noin kolme kertaa suurempi kuin Linnunrata. ALMA-tietoja käyttämällä ryhmä pystyi myös luomaan hienostuneita tietokonesimulaatioita, jotka osoittivat, kuinka tämä nykyinen galaksikokoelma kasvaa ja kehittyy todennäköisesti yli miljardin vuoden ajan.
Nämä simulaatiot osoittivat, että kun nämä galaksit sulautuvat, tuloksena oleva galaksiklusteri kilpailee joidenkin massiivisimpien klustereiden kanssa, joita näemme Space Magazine -lehdessä. Kuten Scott Chapman, Dalhousien yliopiston astrofysiikka ja tutkimuksen avustaja selittivät:
”Pysyminen massiiviseen galaksiklusteriin muodostumisen heittoihin on itsessään mahtava. Mutta se, että tämä tapahtuu niin aikaisin maailmankaikkeuden historiassa, asettaa valtavan haasteen nykypäivän käsityksellemme siitä, miten rakenteet muodostuvat maailmankaikkeudessa. "
Astrofysiikkojen nykyisessä tieteellisessä yksimielisyydessä todetaan, että muutama miljoona vuotta ison räjähdyksen jälkeen normaaliaine ja tumma aine alkoivat muodostaa suurempia konsentraatioita, mikä lopulta aiheutti galaksi-klustereita. Nämä esineet ovat maailmankaikkeuden suurimpia rakenteita, ja ne sisältävät biljoonia tähtiä, tuhansia galakseja, valtavia määriä tummaa ainetta ja massiivisia mustia reikiä.
Nykyiset teoriat ja tietokonemallit ovat kuitenkin ehdottaneet, että protokollien - kuten ALMA: n havaitsemankin - olisi pitänyt kehittyä paljon kauemmin. Tästä syystä oli yllättävää löytää yksi, joka oli peräisin vain 1,4 miljardia vuotta Ison räjähdyksen jälkeen. Kuten Tim Miller, joka on tällä hetkellä tohtorikoulutettava Jelen yliopistossa, totesi:
”Kuinka tämä galaksien kokoelma niin nopeasti nousi, on vähän mysteeri, sitä ei rakennettu vähitellen miljardien vuosien aikana, kuten tähtitieteilijät saattavat odottaa. Tämä löytö tarjoaa uskomattoman tilaisuuden tutkia kuinka galaksiklusterit ja niiden massiiviset galaksit tulivat yhteen näissä äärimmäisissä ympäristöissä. "
Tulevaisuuteen katsottuna Chapman ja hänen kollegansa toivovat suorittavansa lisätutkimuksia SPT2349-56: sta nähdäkseen kuinka näistä protokoloista tuli lopulta galaksiklusteri. "ALMA antoi meille ensimmäistä kertaa selkeän lähtökohdan ennustaa galaksiklusterin kehitystä", hän sanoi. "Ajan myötä 14 havaitsemamme galaksia lakkaavat muodostamasta tähtiä ja törmäävät ja yhdistyvät yhdeksi jättimäiseksi galakseksi."
Tämän ja muiden protokollien tutkiminen on mahdollista ALMA: n kaltaisten välineiden, mutta myös seuraavan sukupolven observatorioiden, kuten neliökilometrimittauksen (SKA), avulla. Varustettuna herkemmillä ryhmillä ja edistyneemmillä tietokonemalleilla, tähtitieteilijät voivat pystyä luomaan todella tarkan aikajanan siitä, kuinka maailmankaikkeudestamme tuli nykyinen.
