Zagledati se duboko u promatrani Univerzum - a samim tim i unatrag do najranijih razdoblja - neizmjerno je fascinantna stvar. Pritom, astronomi mogu vidjeti najstarije galaksije u Svemiru i saznati više o tome kako su se razvijale tijekom vremena. Iz toga ne vide samo kako se formiraju strukture velikih razmjera (poput galaksija i galaksije), već i ulogu tamne materije.
Nedavno je međunarodni tim znanstvenika koristio Atacama veliki milimetar-submilimetarski niz (ALMA) za promatranje Svemira kada je imao samo 1,4 milijarde godina. Ono što su primijetili bio je "protokluster", niz od 14 galaksija smještenih na udaljenosti od 12,4 milijarde svjetlosnih godina, koje su se uskoro trebale spojiti. To bi rezultiralo formiranjem ogromnog galaksije, jednog od najvećih objekata u poznatom Svemiru.
Studija koja je opisala njihova otkrića, pod nazivom „Golema jezgra za skup galaksija u crvenom pomaku od 4,3“, nedavno se pojavila u časopisu Priroda. Studiju je vodio Tim Miller - astronom sa sveučilišta Dalhousie, Halifax i sveučilište Yale - i uključio je članove NASA-inog laboratorija za mlazni pogon, Europskog južnog opservatorija (ESO), Kanadskog nacionalnog vijeća za istraživanje, Harvard-Smithsonian centra za astrofiziku, Nacionalni opservatorij za radio astronomiju i više sveučilišta i istraživačkih institucija.
Kako oni navode u svojoj studiji, ovaj je protoklaster (označen kao SPT2349-56) prvi put primijetio teleskop Južnog pola Nacionalne zaklade za znanost. Koristeći eksperiment Atacama Pathfinder (APEX), tim je proveo naknadna promatranja koja su potvrdila da je riječ o izuzetno udaljenom galaktičkom izvoru, koja je tada promatrana s ALMA. Pomoću superiorne razlučivosti i osjetljivosti ALMA-e uspjeli su razlikovati pojedine galaksije.
Otkrili su da ove galaksije formiraju zvijezde brzinom 1000 puta brže od naše galaksije i da su skučene unutar područja svemira koja je oko tri puta veća od Mliječnog puta. Koristeći ALMA podatke, tim je također mogao stvoriti sofisticirane računalne simulacije koje su pokazale kako će ova trenutna zbirka galaksija vjerovatno rasti i razvijati se tijekom milijarde godina.
Te su simulacije ukazale da će se jednom kada se te galaksije spoje, rezultirajući skup galaksija supariti nekim od najmasovnijih klastera koje vidimo u svemirskom časopisu. Kao što je Scott Chapman, astrofizičar sa Sveučilišta Dalhousie i koautor studije objasnio:
„Uhvati golemi niz galaksija u grlima formacije sam je po sebi spektakularan. Ali činjenica da se to događa tako rano u povijesti svemira predstavlja ogroman izazov našem današnjem razumijevanju načina na koji se strukture stvaraju u svemiru. "
Postojeći znanstveni konsenzus astrofizičara kaže da su nekoliko milijuna godina nakon Velikog praska normalna i tamna tvar počele stvarati veće koncentracije, što je na kraju stvorilo klaster galaksija. Ovi su objekti najveće strukture u Svemiru, a sadrže trilijune zvijezda, tisuće galaksija, ogromne količine tamne materije i masivne crne rupe.
Međutim, trenutne teorije i računalni modeli sugeriraju da bi protoklasterima - poput onog koji je promatrao ALMA - trebalo puno više vremena da evoluiraju. Stoga je pronalazak tog razdoblja tek 1,4 milijarde godina nakon Velikog praska. Kao što je rekao Tim Miller, koji je trenutno doktorski kandidat na Sveučilištu Yale:
"Kako je ovoliko skupljanje galaksija postalo tako brzo tako mala tajna, nije sagrađena postepeno tijekom milijardi godina, kako astronomi mogu očekivati. Ovo otkriće pruža nevjerovatnu priliku za istraživanje kako su se nakupine galaksija i njihove ogromne galaksije udruživale u ovim ekstremnim okruženjima. "
Gledajući u budućnost, Chapman i njegovi kolege nadaju se da će provesti daljnje studije SPT2349-56 kako bi vidjeli kako su ovi protoklasteri na kraju postali galaksija. "ALMA nam je prvi put dala jasno polazište za predviđanje evolucije galaksije", rekao je. "S vremenom će 14 galaksija koje smo promatrali prestati formirati zvijezde i sudarat će se i stopiti u jednu gigantsku galaksiju."
Proučavanje ovog i drugih protoklustera bit će omogućeno zahvaljujući instrumentima poput ALMA, ali i opservatorijama nove generacije poput Square Kilometer Array-a (SKA). Opremljeni osjetljivijim nizovima i naprednijim računalnim modelima, astronomi će možda moći stvoriti uistinu točnu vremensku traku kako je naš Svemir postao ono što jest danas.
