Současné teorie formování galaxií jsou založeny na hierarchickém sloučení menších entit do větších a větších struktur, počínaje velikostí hvězdného globulárního shluku a konče shluky galaxií. Podle tohoto scénáře se předpokládá, že v mladém vesmíru neexistovaly žádné masivní galaxie.
Tento názor však nyní může být nutné revidovat. Použitím multimódového nástroje FORS2 na velmi velkém dalekohledu v Paranalu identifikoval tým italských astronomů čtyři vzdálené galaxie, několikrát hmotnější než galaxie Mléčná dráha, nebo tak masivní jako nejtěžší galaxie v současném vesmíru. Tyto galaxie se musely vytvořit, když byl vesmír jen asi 2 000 miliónů let, což je asi před 12 000 miliony let.
Nově objevené objekty mohou být členy populace starých masivních galaxií dosud nezjištěných.
Existence takových systémů ukazuje, že vytváření masivních eliptických galaxií bylo na počátku vesmíru mnohem rychlejší, než se očekávalo od současné teorie.
Hierarchické slučování
Galaxie jsou jako ostrovy ve vesmíru, vytvořené z hvězd, stejně jako oblaky prachu a plynu. Přicházejí v různých velikostech a tvarech. Astronomové obecně rozlišují mezi spirálními galaxiemi - jako je naše vlastní Mléčná dráha, NGC 1232 nebo slavná galaxie Andromeda - a eliptickými galaxiemi, které většinou obsahují staré hvězdy a mají velmi málo prachu nebo plynu. Některé galaxie jsou prostřední mezi spirály a eliptikaly a jsou označovány jako lentikulární nebo sféroidní galaxie.
Galaxie se liší nejen tvarem, ale liší se také velikostí: některé mohou být v naší Mléčné dráze „lehké“ jako hvězdný kulovitý shluk (tj. Obsahují přibližně ekvivalent několika milionů Sluncí), zatímco jiné mohou být masivnější než milion milionů Sluncí. V současnosti se více než polovina hvězd ve vesmíru nachází v masivních sféroidních galaxiích.
Jednou z hlavních otevřených otázek moderní astrofyziky a kosmologie je to, jak a kdy se galaxie formovaly a vyvíjely se od prvotního plynu, který zaplnil raný vesmír. V nejoblíbenější současné teorii jsou galaxie v místním vesmíru výsledkem relativně pomalého procesu, kdy se malé a méně masivní galaxie spojují a postupně vytvářejí větší a masivnější galaxie. V tomto scénáři nazvaném „hierarchické slučování“ byl mladý vesmír osídlen malými galaxiemi s malou hmotností, zatímco současný vesmír obsahuje velké, staré a masivní galaxie - poslední, které se vytvořily v závěrečné fázi pomalého procesu sestavování.
Pokud by byl tento scénář pravdivý, neměli bychom v mladém vesmíru najít masivní eliptické galaxie. Nebo jinými slovy, vzhledem k omezené rychlosti světla by neměly být žádné takové masivní galaxie velmi daleko od nás. A opravdu, až dosud nebyla známa žádná stará eliptická galaxie za radio-galaxií při červeném posunu 1,55, která byla objevena téměř před deseti lety.
Průzkum K20
Za účelem lepšího porozumění procesu formování galaxií a ověření, zda je scénář hierarchického slučování platný, použil tým italských a ESO astronomů velmi velký dalekohled ESO jako „stroj času“ k vyhledávání velmi vzdálených eliptických galaxií. To však není triviální. Vzdálené eliptické galaxie s obsahem starých a červených hvězd musí být skutečně velmi slabými objekty na optických vlnových délkách, protože podstatná část jejich světla je redshifted do infračervené části spektra. Vzdálené eliptické galaxie patří tedy mezi nejobtížnější pozorovací cíle iu největších dalekohledů; To je také důvod, proč záznam 1.55 redshift přetrvává tak dlouho.
Ale tato výzva nezastavila vědce. Získali hlubokou optickou spektroskopii pomocí přístroje s více režimy FORS2 na VLT pro vzorek 546 slabých objektů nalezených v oblasti oblohy 52 arcmin2 (nebo asi jednu desetinu oblasti úplňku) známou jako pole K20, a která se částečně překrývá s oblastí GOODS-South. Jejich vytrvalost se vyplatila a oni byli odměněni objevem čtyř starých, masivních galaxií s redshifts mezi 1,6 a 1,9. Tyto galaxie jsou vidět, když byl vesmír jen asi 25% jeho současného věku 13 700 milionů let.
Pro jednu z galaxií těží tým K20 také z databáze veřejně dostupných spekter v oblasti GOODS - Jih, kterou převzal tým ESO / GOODS.
Nová populace galaxií
Nově objevené galaxie jsou tedy vidět, když byl vesmír asi před 3 500 miliony let, tj. Před 10 000 miliony let. Ale ze získaných spektra se zdá, že tyto galaxie obsahují hvězdy s věkem mezi 1 000 a 2 000 miliony let. To znamená, že galaxie se musely odpovídajícím způsobem utvořit dříve a že musely v podstatě dokončit své shromáždění v okamžiku, kdy byl Vesmír starý jen 1 500 až 2 500 milionů let.
Zdá se, že galaxie mají hmotnosti přesahující sto milionů miliónů slunečních hmot, a proto mají velikost podobnou nejmasivnějším galaxiím v současném vesmíru. Doplňující snímky pořízené v rámci průzkumu GOODS („Velký průzkum hvězdných hvězdných hvězd“) pomocí Hubbleovho vesmírného dalekohledu ukazují, že tyto galaxie mají struktury a tvary víceméně totožné s těmi v současné masivní eliptické galaxie.
Nová pozorování proto odhalila novou populaci velmi starých a masivních galaxií.
Existence takových masivních a starých sféroidních galaxií v časném vesmíru ukazuje, že shromáždění dnešních masivních eliptických galaxií začalo mnohem dříve a bylo mnohem rychlejší, než bylo předpovězeno hierarchickou fúzující teorií. Andrea Cimatti (INAF, Firenze, Itálie), vedoucí týmu: „Naše nová studie nyní vyvolává zásadní otázky týkající se našeho porozumění a znalostí procesů, které regulovaly genezi a evoluční historii vesmíru a jeho struktur.“
Původní zdroj: ESO News Release
