Privirea profundă în Universul observabil - și, prin urmare, înapoi la cele mai timpurii perioade de timp - este un lucru imens fascinant. În acest fel, astronomii sunt capabili să vadă cele mai timpurii galaxii din Univers și să afle mai multe despre cum au evoluat în timp. Din aceasta, ei nu sunt capabili să constate doar cum s-au format structuri la scară largă (cum ar fi galaxiile și grupele de galaxii), ci și rolul jucat de materia întunecată.
Cel mai recent, o echipă internațională de oameni de știință a folosit Atacama Large Millimeter-submillimeter Array (ALMA) pentru a observa Universul când avea doar 1,4 miliarde de ani. Ceea ce au observat a fost un „protocluster”, o serie de 14 galaxii situate la 12,4 miliarde de ani-lumină, care erau pe cale să se contopească. Aceasta ar avea ca rezultat formarea unui grup de galaxii masive, unul dintre cele mai mari obiecte din Universul cunoscut.
Studiul care a descris descoperirile lor, intitulat „Un nucleu masiv pentru un grup de galaxii la un redshift de 4,3”, a apărut recent în jurnal Natură. Studiul a fost condus de Tim Miller - un astronom de la Universitatea Dalhousie, Halifax și Universitatea Yale - și a inclus membri ai Laboratorului de Propulsie Jet de la NASA, Observatorului European din Sud (ESO), Consiliului Național de Cercetare al Canadei, Centrului Harvard-Smithsonian pentru Astrofizică, Observatorul Național de Radio Astronomie și mai multe universități și instituții de cercetare.
După cum indică în studiul lor, acest protocluster (denumit SPT2349-56) a fost observat pentru prima dată de Telescopul Polului Sud al Fundației Naționale a Științei. Folosind experimentul Atacama Pathfinder (APEX), echipa a efectuat observații de urmărire care au confirmat că este o sursă galactică extrem de îndepărtată, care a fost apoi observată cu ALMA. Folosind rezoluția și sensibilitatea superioară a ALMA, au fost capabili să distingă galaxiile individuale.
Ceea ce au descoperit a fost că aceste galaxii formau stele cu o viteză de 1.000 de ori mai rapid decât galaxia noastră și erau înghesuite într-o regiune de spațiu care era de aproximativ trei ori mai mare decât Calea Lactee. Folosind datele ALMA, echipa a fost, de asemenea, capabilă să creeze simulări sofisticate de computer care au demonstrat modul în care această colecție actuală de galaxii va crește și va evolua de-a lungul a un miliard de ani.
Aceste simulări au indicat că, odată ce aceste galaxii se vor contopi, clusterul galaxiei rezultat va rivaliza cu unele dintre cele mai masive clustere pe care le vedem în revista Space. Așa cum a explicat Scott Chapman, și astrofizician la Universitatea Dalhousie și coautor la studiu:
„Să fi prins un grup de galaxii masive în formațiuni este spectaculos în sine. Dar, faptul că acest lucru se întâmplă atât de devreme în istoria universului, reprezintă o provocare formidabilă pentru înțelegerea noastră actuală a modului în care structurile se formează în univers. ”
Consensul științific actual dintre astrofizicieni afirmă că, la câteva milioane de ani de la Big Bang, materia normală și materia întunecată au început să formeze concentrații mai mari, ducând în cele din urmă la grupări de galaxii. Aceste obiecte sunt cele mai mari structuri din Univers, care conțin trilioane de stele, mii de galaxii, cantități imense de materie întunecată și găuri negre masive.
Cu toate acestea, teoriile actuale și modelele de computer au sugerat că protoclusterii - precum cel observat de ALMA - ar fi trebuit să dureze mult mai mult pentru a evolua. Găsirea unuia care datează la doar 1,4 miliarde de ani după Big Bang a fost, prin urmare, destul de surpriză. După cum a indicat Tim Miller, care este în prezent candidat la doctorat la Universitatea Yale:
„Cum acest ansamblu de galaxii a devenit atât de mare este un mister, nu a fost construit treptat peste miliarde de ani, așa cum s-ar putea aștepta astronomi. Această descoperire oferă o oportunitate incredibilă de a studia modul în care grupurile de galaxii și galaxiile lor masive s-au reunit în aceste medii extreme. "
Privind spre viitor, Chapman și colegii săi speră să efectueze studii suplimentare cu privire la SPT2349-56 pentru a vedea cum acest protocluster a devenit în cele din urmă un grup de galaxii. "ALMA ne-a oferit, pentru prima dată, un punct de plecare clar pentru a prezice evoluția unui grup de galaxii", a spus el. „De-a lungul timpului, cele 14 galaxii observate nu vor mai forma stele și se vor ciocni și se vor coagula într-o singură galaxie gigantică.”
Studiul acestui și al altor protoclusteri va fi posibil datorită instrumentelor precum ALMA, dar și observatorilor de generație viitoare, precum Arbitrul Kilometrului Pătrat (SKA). Dotat cu tablouri mai sensibile și modele de computer mai avansate, astronomii pot fi capabili să creeze o cronologie cu adevărat exactă a modului în care Universul nostru a devenit ceea ce este astăzi.
