Gorący ślad we wczesnym kosmosie
Dopiero co rozpoczęliśmy rok 2026, a świat kosmologii już trzęsie się w posadach. Międzynarodowy zespół astronomów pod kierownictwem badaczy z University of British Columbia (UBC) opublikował wczoraj (5 stycznia) na łamach prestiżowego Nature wyniki, które mogą wymusić przepisanie podręczników historii Wszechświata.
Bohaterem zamieszania jest gromada galaktyk SPT2349-56, obserwowana w czasie, gdy Wszechświat miał zaledwie 1,4 miliarda lat. Zgodnie z dotychczasowymi modelami, powinna to być chłodna, dopiero formująca się struktura. Tymczasem nowe pomiary wykazały, że wypełniający ją gaz jest pięciokrotnie gorętszy, niż przewidywała teoria. To tak, jakbyśmy znaleźli wrzącą wodę w zamrażarce.
Zbyt dojrzała na swój wiek
Gromady galaktyk to największe struktury we Wszechświecie, spajane grawitacją. Ich ewolucja – od luźnych grup do gęstych, gorących miast galaktyk – powinna trwać miliardy lat. Proces ten polega na powolnym zapadaniu się materii, co stopniowo podgrzewa gaz międzygalaktyczny (ICM) do milionów stopni.
Tymczasem SPT2349-56 zachowuje się jak w pełni uformowana, dorosła gromada, mimo że patrzymy na nią w jej niemowlęctwie.
- Temperatura: Pomiary wykorzystujące zjawisko Siuniajewa-Zeldowicza (wykonane m.in. przez teleskop ALMA) ujawniły, że gaz w gromadzie osiągnął ekstremalne temperatury znacznie szybciej, niż pozwala na to grawitacyjne zapadanie się.
- Rozmiar: Rdzeń gromady ma średnicę 500 000 lat świetlnych i mieści ponad 30 aktywnych galaktyk, w których gwiazdy rodzą się 5000 razy szybciej niż w Drodze Mlecznej.
Winowajcy: Kosmiczne bestie
Skoro grawitacja nie zdążyła jeszcze podgrzać tego gazu, co jest źródłem tej energii? Główny autor badania, Dazhi Zhou z UBC, wskazuje na supermasywne czarne dziury.
W jądrach młodych galaktyk tworzących gromadę odkryto ślady potężnej aktywności. Czarne dziury, pożerając materię w szaleńczym tempie, wyrzucają strumienie energii, które działają jak gigantyczne grzejniki, błyskawicznie podnosząc temperaturę otoczenia.
To odkrycie sugeruje, że wczesny Wszechświat był miejscem znacznie bardziej dynamicznym i gwałtownym, a wpływ czarnych dziur na ewolucję kosmicznej struktury – znacznie potężniejszy, niż sądziliśmy.
Czy czeka nas rewolucja w modelach?
Istnienie tak gorącej i zwartej struktury zaledwie miliard lat po Wielkim Wybuchu stanowi poważne wyzwanie dla standardowego modelu kosmologicznego Lambda-CDM. Sugeruje ono, że pierwsze struktury mogły formować się wybuchowo, a nie stopniowo. Astronomowie już planują kolejne obserwacje z użyciem Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, aby sprawdzić, czy SPT2349-56 jest wyjątkiem, czy regułą w młodym kosmosie.
Źródła informacji:
- Nature / UBC News – Earliest, hottest galaxy cluster gas on record challenges cosmological models
- ALMA Observatory – „Early Universe’s 'Grown-up’ Galaxy Clusters”.
Opracowanie: Agnieszka Nowak
