Ученые из Европейской Южной обсерватории сообщают, что радиотелескопы ALMA и APEX заглянули в те времена, когда возраст Вселенной составлял лишь одну десятую нынешнего. Они смогли увидеть зарождение гигантских галактических скоплений: массовые столкновения молодых галактик, в которых происходят вспышки звездообразования. Раньше астрономы думали, что эти события происходили примерно спустя три миллиарда лет после Большого Взрыва, и поэтому, когда новые наблюдения показали, что в действительности Вселенная в эпоху этих процессов была вдвое моложе, это стало сюрпризом. Считается, что эти древние системы образуют самые массивные из известных во Вселенной структур: скопления галактик.
При помощи телескопов ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) и APEX (Atacama Pathfinder Experiment) две международные группы ученых: одна под руководством Тима Миллера (Tim Miller) из университета Далузи в Канаде и Йельского университета в США, другая возглавляемая Айвеном Отео (Ivan Oteo) из Эдинбургского университета в Великобритании, обнаружили необыкновенно плотные концентрации галактик, которые, по-видимому, находятся в процессе слияния и образования ядер будущих колоссальных скоплений галактик.
Группа Миллера на расстоянии, в 90% дистанции до границ наблюдаемой Вселенной, зарегистрировала протоскопление галактик SPT2349-56. Свет от этого объекта начал свое путешествие к нам, когда возраст Вселенной составлял всего одну десятую нынешнего.
Индивидуальные галактики в этой плотной «куче» – это галактики со вспышками звездообразования. Концентрация бурного звездообразования в столь компактной области очень велика: во всей молодой Вселенной никогда не наблюдалось такого высокого уровня активности. Каждый год здесь рождаются тысячи звезд, в то время, как в нашей Галактике Млечного Пути – лишь одна.
Группа Отео ранее уже обнаружила подобное мегаслияние десяти богатых пылью звездообразующих галактик в результате комбинированных наблюдений на ALMA и APEX. Из-за своего очень красного цвета этот объект получил название «пылевого красного ядра».
Впервые эти формирующиеся скопления галактик были замечены в виде слабых световых пятен при наблюдениях с South Pole Telescope на Южном полюсе и на Космической обсерватории Гершеля. Последовавшие за этим наблюдения на телескопах ALMA и APEX показали, что эти объекты обладают необычной структурой и подтвердили, что они относятся к гораздо более ранней, чем предполагалось, эпохе существования Вселенной: всего 1.5 миллиарда лет спустя после Большого Взрыва.
Новые наблюдения с ALMA, иеющие очень высокое разрешение, окончательно выявили, что «пятна», зарегистрированные на APEX и с телескопом Гершеля не являются изолированными объектами, а состоят одно из четырнадцати, а другое – из десяти индивидуальных массивных галактик, радиус каждой из которых сравним с расстоянием между Млечным Путем и соседними с ним Магеллановыми Облаками.
«Открытия, сделанные на ALMA – это лишь верхушка айсберга. Дополнительные наблюдения на телескопе APEX показывают, что реальное количество звездообразующих галактик по всей вероятности втрое больше. Продолжаются наблюдения с приемником MUSE на VLT ESO, в процессе которых идентифицируются все новые галактики», – комментирует астроном ESO Карлос Де Брек (Carlos De Breuck).
Современные теоретические и компьютерные модели предполагают, что такие массивные протоскопления, как только что открытые, должны были эволюционировать гораздо дольше. Используя данные, полученные на ALMA с великолепным разрешением и чувствительностью, исследователи могут промоделировать процесс формирования скоплений галактик спустя менее, чем 1.5 миллиарда лет после Большого Взрыва.
«Совершенно непонятно, как это гигантское скопление галактик смогло вырасти до таких размеров за столь короткое время. Оно не могло постепенно расти в течение миллиардов лет, как обычно предполагают астрономы. Сделанное открытие дает великолепную возможность выяснить, как массивные галактики объединяются в гигантские скопления», – говорит Тим Миллер, докторант Йельского университета и ведущий автор одной из работ.
Результаты исследования представлены в двух статьях, “The Formation of a Massive Galaxy Cluster Core at z = 4.3”, T. Miller и др., которая публикуется в журнале Nature, и “An Extreme Proto-cluster of Luminous Dusty Starbursts in the Early Universe”, I. Oteo и др., которая публикуется в Astrophysical Journal.
