Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) i należące do NASA Obserwatorium Rentgenowskie Chandra odkryły najdalszą i najwcześniej formującą się gromadę galaktyk, jaką kiedykolwiek zaobserwowano, cofając ramy czasowe określające szybkość powstawania dużych struktur kosmicznych we wczesnym Wszechświecie. Ta „protogromada” zwana JADES-ID1 aktywnie powstawała zaledwie miliard lat po Wielkim Wybuchu, co oznacza, że jej światło potrzebowało 12,7 miliarda lat, aby dotrzeć do Ziemi. Odkrycie podważa istniejące modele kosmologiczne i rodzi pytania dotyczące szybkiego wzrostu gromad galaktyk w młodym Wszechświecie.
Nieoczekiwana prędkość montażu w kosmosie
Poprzednie obserwacje wykazały, że tak masywne struktury nie mogły powstać tak wcześnie. Poprzedni zapis dotyczący protogromady przypadał na około 3 miliardy lat po Wielkim Wybuchu; JADES-ID1 najwyraźniej zaczął się łączyć dwa miliardy lat wcześniej. Oznacza to, że Wszechświat może przyspieszać powstawanie gromad galaktyk w tempie szybszym niż wcześniej sądzono.
Dlaczego jest to ważne? Gromady galaktyk to największe obiekty związane grawitacyjnie w przestrzeni kosmicznej, zawierające tysiące galaktyk, gorący gaz i tajemniczą ciemną materię, która dominuje w ich strukturze. Zrozumienie, kiedy i jak powstają, ma kluczowe znaczenie dla udoskonalenia naszych modeli rozkładu ciemnej materii i tempa ekspansji Wszechświata.
Jak dokonano odkrycia
Wykrywanie JADES-ID1 opiera się na podejściu łączonym: JWST zidentyfikował gęste gromady galaktyk powiązane grawitacją, a obserwacje rentgenowskie wykonane przez Chandrę ujawniły masywną chmurę przegrzanego gazu opadającą do tworzącej się gromady. Gdy gaz zapada się pod wpływem grawitacji, staje się niezwykle gorący, emitując wykrywalne promieniowanie rentgenowskie. Ta podwójna sygnatura potwierdza wczesny etap tworzenia się klastrów.
„To jak obserwowanie linii montażowej produkującej samochód, zamiast po prostu próbować zrozumieć, jak działa samochód, patrząc na gotowy produkt” – wyjaśnia Gerrit Shellenberger z Centrum Astrofizyki | Obserwatorium Harvarda i Smithsonian (CfA). Obserwacja ta pozwala na bezpośrednie spojrzenie na elementy składowe Wszechświata, a nie na ich powstawanie w oparciu o dojrzałe struktury.
Implikacje dla kosmologii
Według Akosa Bogdana, kierownika zespołu, szybki rozwój JADES-ID1 sugeruje, że wczesny Wszechświat „spieszył się z dojrzewaniem”. Odkrycie stanowi uzupełnienie rosnącej bazy dowodów wskazujących, że duże galaktyki i supermasywne czarne dziury również pojawiły się zaskakująco wcześnie w historii kosmosu. Istniejące modele mogą nie doceniać efektywności powstawania struktur w ciągu pierwszego miliarda lat po Wielkim Wybuchu.
„Myśleliśmy, że taką protogromadę znajdziemy dwa lub trzy miliardy lat po Wielkim Wybuchu, a nie tylko jeden” – mówi Qiong Li, badacz z Uniwersytetu w Manchesterze.
W ciągu następnych kilku miliardów lat JADES-ID1 wyewoluuje w w pełni uformowaną gromadę galaktyk podobną do obserwowanej obecnie. Jednak jego wczesne istnienie zmusza naukowców do ponownego rozważenia szybkości i mechanizmów kosmicznego gromadzenia się w starożytnym Wszechświecie.
Odkrycie to stanowi znaczący krok naprzód w naszym rozumieniu najwcześniejszych stadiów Wszechświata, podkreślając potrzebę ciągłych obserwacji o wysokiej rozdzielczości w celu udoskonalenia naszych modeli kosmologicznych.
