Szanse na sukces sprawiłyby, że bukmacher z Vegas usiadłby i zwrócił na to uwagę. Ale z szansą jeden na 10 milionów astronomowie badający niebo znaleźli grupę czterech ciasno upakowanych kwazarów w jednej z najodleglejszych części wszechświata. Rzadkie grupowanie może być rodzącą się gromadą galaktyk, a jej niezwykle zimna kolebka gazu może skłonić do ponownego przemyślenia, w jaki sposób modelujemy wczesny wszechświat.
powiązana zawartość
- Czym jest wszechświat? Prawdziwa fizyka ma zadziwiające odpowiedzi
Kwazary należą do najjaśniejszych znanych obiektów - według NASA każdy z nich emituje więcej energii niż 100 dojrzałych galaktyk łącznie. Ale kwazary znajdują się tylko w odległych zakątkach wszechświata i nie można ich zobaczyć gołym okiem. Ze względu na czas potrzebny na przebycie światła tak daleko, wykrywanie tak odległych obiektów przypomina spoglądanie w przeszłość, więc astronomowie uważają, że kwazary są nasionami młodych galaktyk, napędzanych gazami wpadającymi do supermasywnych czarnych dziur w ich rdzeniach. Gdy materia wpada do środka i zbliża się do prędkości światła, emituje promieniowanie, które możemy wychwycić za pomocą teleskopów.
Faza kwazara nie trwa długo, tylko około jednej tysięcznej życia galaktyki. Następnie jasność gaśnie wraz ze spowolnieniem dopływu materii, mówi kierownik badań Joseph Hennawi, astrofizyk z Instytutu Maxa Plancka w Niemczech. Widząc dwa kwazary blisko siebie, gdy są jeszcze jasne, jest to ryzykowna sprawa, więc jego zespół nie był pewien, co znajdą, kiedy postanowili zbadać kwazary za pomocą Obserwatorium WM Kecka na Hawajach. Ku ich zaskoczeniu, szybko wskazali cztery z nich w bliskiej odległości, mówiąc kosmicznie. Kwartet jest skulony na obszarze nieba o średnicy mniejszej niż 600 000 lat świetlnych, który znajduje się około 10 miliardów lat świetlnych od Ziemi.
„Autorzy znaleźli to, badając środowisko zaledwie 29 jasnych kwazarów” - mówi Michele Trenti, starszy wykładowca na University of Melbourne's School of Physics. „Więc na pierwszy rzut oka wydaje się, że to wygrana na loterii z garstką biletów”.
To nie wszystko dziwne w tym kwartecie kwazarowym. Czwórka została znaleziona w chmurze zimnego, ciemnego gazu, a obserwacje zespołu sugerują, że podobne chmury otaczają około 10 procent dziesiątek tysięcy znanych kwazarów. To dziwne, ponieważ zgodnie z aktualnymi teoriami kwazary w takich grupach powinny być otoczone gorącą plazmą lub zjonizowanym gazem w temperaturze około 10 milionów stopni.
„Oznacza to, że istnieje pewien proces fizyczny, którego modele nie wychwytują”, mówi Hennawi, którego zespół donosi o odkryciu w tym tygodniu w Science .
Ten obraz teleskopu Kecka pokazuje obszar przestrzeni zajmowany przez rzadki kwartet kwazara, z każdym kwazarem wskazanym strzałkami. Kwazary są osadzone w gigantycznej mgławicy chłodnego, gęstego gazu widocznego tutaj jako niebieska mgła. (Hennawi & Arrigoni-Battaia, MPIA) Więc, co się dzieje? Obszar obserwowany przez astronomów zawiera znacznie więcej galaktyk niż inne regiony, co sugeruje, że kwartet kwazara może reprezentować wczesne etapy formowania się gromady galaktyk. Gromady galaktyk należą do największych obiektów we wszechświecie, mierząc setki milionów lat świetlnych od końca do końca. Na przykład Droga Mleczna jest częścią gromady 54 galaktyk zwanej Grupą Lokalną, której średnica wynosi około 10 milionów lat świetlnych.
Odkrywanie, w jaki sposób powstały te niezwykłe ugrupowania kwazarów, może pomóc nam zrozumieć, w jaki sposób wszechświat urósł i ewoluował - podobnie jak śledzenie rozwoju płodu u osoby dorosłej, abyśmy mogli zrozumieć, jak kształtuje się populacja. Hennawi mówi, że majstrowanie przy symulacjach komputerowych używanych przez naukowców do testowania modeli wczesnego wszechświata. Jednym z problemów jest jednak to, że symulacje muszą obejmować szeroki zakres skal, od setek milionów lat świetlnych do kilku tysięcy. „To duży zakres dynamiki” - mówi Hennawi. Kwazary są stosunkowo małymi obiektami, każdy wielkości naszego Układu Słonecznego, więc jeden model może mieć trudności z pokazaniem, jak pasują do dużego obrazu.
Na przykład możliwe jest, że wiele blisko rozmieszczonych proto-galaktyk zderzyło się i wyrzuciło gaz w regionie, tworząc gigantyczną chmurę kwazarową. Ale to wciąż nie wyjaśnia dobrze temperatury gazu. Na szczęście nie jest to prawdopodobnie jedyny tego rodzaju kwartet we wszechświecie, a tropienie innych pomoże astronomom dowiedzieć się, jak się tworzą. „Po znalezieniu tego rodzaju mgławicy wiemy, jak je zobaczyć” - mówi Hennawi.
