JADES-ID1: najdalsza znana protogromada galaktyk zaskoczyła astronomów
Zaledwie miliard lat po Wielkim Wybuchu — a Wszechświat zdążył już uformować coś, co według obowiązujących modeli nie powinno jeszcze istnieć. Teleskopy Chandra i Webb uchwyciły moment narodzin olbrzymiej struktury kosmicznej: protogromadę galaktyk o masie 20 bilionów Słońc, skąpanych w obłoku gorącego gazu. Odkrycie zmusza astronomów do gruntownego przemyślenia tempa, w jakim kształtowały się największe budowle Wszechświata.
Co to jest protogromada i dlaczego jest wyjątkowa?
Gromady galaktyk to największe struktury we Wszechświecie powiązane ze sobą grawitacyjnie — skupiska setek lub tysięcy galaktyk zanurzone w rozległych chmurach rozżarzonego gazu i niewidocznej ciemnej materii. Zanim jednak gromada w pełni się ukształtuje, przechodzi przez wczesne, burzliwe stadium zwane protogromadą: galaktyki są jeszcze luźno związane, gaz dopiero się nagrzewa, a cała struktura wibruje od zderzeń i fal uderzeniowych.
Właśnie taki obiekt, nazwany JADES-ID1, odkryto przy użyciu Kosmicznego Teleskopu Rentgenowskiego Chandra i Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Odkrycie uchwyca kosmiczny moment, gdy gromada galaktyk — wśród największych struktur Wszechświata — zaczęła się formować zaledwie miliard lat po Wielkim Wybuchu, od jednego do dwóch miliardów lat wcześniej, niż dotychczas uważano za możliwe.
Jak trafiono na JADES-ID1?
Obiekt kryje się w danych z programu JADES (JWST Advanced Deep Extragalactic Survey) — jednego z najgłębszych przeglądów nieba w historii astronomii, pochłaniającego ponad miesiąc czasu obserwacyjnego Webba. Kluczowa okazała się jednak synergia dwóch teleskopów.
Pole JADES celowo pokrywa się z Głębokim Polem Południowym Chandra — miejscem najdłuższej obserwacji rentgenowskiej w historii. To jeden z niewielu obszarów całego nieba, gdzie takie odkrycie w ogóle było możliwe.
Webb rejestrował galaktyki w podczerwieni; Chandra szukała promieniowania rentgenowskiego — niewidzialnego dla ludzkiego oka, ale zdradzającego obecność gazu nagrzanego do milionów stopni. Dane z obu teleskopów ujawniły dwie cechy potwierdzające istnienie protogromady: co najmniej 66 galaktyk powiązanych grawitacyjnie oraz olbrzymi obłok gorącego gazu. Tylko JADES-ID1 spośród kilku kandydatów w tym polu posiadał wystarczającą masę, by wygenerować dostrzegalny sygnał rentgenowski.
Problem z tempem formowania się struktury
Redshift JADES-ID1 wynosi z ≈ 5,68 — co przekłada się na odległość około 12,7 miliarda lat świetlnych. Masa całkowita protogromady, wyznaczona na podstawie emisji rentgenowskiej, sięga 20 bilionów mas Słońca.
To właśnie wiek obiektu jest największą zagadką. Dotychczasowy rekord dla protogromady z emisją rentgenowską wiązał się z obiektem obserwowanym znacznie później — około trzech miliardów lat po Wielkim Wybuchu. Spodziewaliśmy się znaleźć coś takiego dwa lub trzy miliardy lat po Wielkim Wybuchu — nie po zaledwie jednym — powiedziała współautorka odkrycia Qiong Li z Uniwersytetu w Manchesterze.
Większość modeli kosmologicznych zakłada, że w tak wczesnym Wszechświecie nie było ani dość czasu, ani wystarczająco dużej lokalnej gęstości materii, by zbudować strukturę tej skali. JADES-ID1 dostarcza nowych dowodów na to, że Wszechświat spieszył się z dorastaniem — skomentował główny autor badania Ákos Bogdán z Centrum Astrofizyki Harvard & Smithsonian.
Jak wygląda przyszłość JADES-ID1?
Z perspektywy kosmologicznej JADES-ID1 to zaledwie zaczątek. Po miliardach lat ewolucji powinna ona przekształcić się w masywną gromadę galaktyk podobną do tych, które obserwujemy bliżej Ziemi — takich jak słynna gromada Coma czy Abell 2029. Innymi słowy, patrzymy na coś, co za kilkanaście miliardów lat mogłoby wyglądać jak jedno z wielkich kosmicznych miast.
Odkrycie ma też szersze znaczenie dla kosmologii. Gromady galaktyk służą astronomom jako narzędzie do mierzenia tempa ekspansji Wszechświata, rozkładu ciemnej materii i roli ciemnej energii. Im więcej wiemy o tym, kiedy i jak się formowały, tym precyzyjniej możemy rekonstruować historię całego kosmosu.
Bogdán przyznaje, że konieczne są kolejne kroki: Powinniśmy znaleźć więcej takich układów i zbudować większą próbkę protogromad z wczesnego Wszechświata, by nie opierać się na pojedynczym obiekcie. Astronomowie liczą, że nowej generacji teleskopy rentgenowskie — połączenie ostrego widzenia Chandry z większą czułością — pozwolą w przyszłości potwierdzić lub obalić wniosek, że Wszechświat budował swoje największe struktury zdumiewająco szybko.
Źródła:
📌 GŁÓWNE:
- Bogdán Á. et al. An X-ray-emitting protocluster at z ≈ 5.7 reveals rapid structure growth,
- NASA/Chandra,
- NASA,
📎 Kontekstowe:
Opracowanie: Agnieszka Nowak
