Na zdjęciu ilustracyjnym sztucznie pokolorowana mozaika centralnego obszaru gromady Coma łączy obrazy w podczerwieni i świetle widzialnym, aby ukazać tysiące słabych obiektów (kolor zielony). Dalsze obserwacje wykazały, że wiele z tych obiektów, które pojawiają się tutaj jako słabe zielone smugi, to galaktyki karłowate należące do gromady. Dwie duże galaktyki eliptyczne NGC 4889 i NGC 4874 dominują w centrum gromady. Mozaika łączy dane światła widzialnego z Sloan Digital Sky Survey (oznaczone kolorem niebieskim) z widokami w podczerwieni o długiej i krótkiej długości fali (odpowiednio czerwone i zielone) z Kosmicznego Teleskopu Spitzera NASA (NASA/JPL-Caltech/L. Jenkins, GSFC / domena publiczna)
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba pokazał istniejącą u zarania Wszechświata nić 10 galaktyk – jeden z elementów wczesnej kosmicznej sieci, w którą dzisiaj układają się galaktyki. Badanie odkryło też ważne tajemnice wczesnych supermasywnych czarnych dziur.
Galaktyki nie są przypadkowo rozrzucone po Wszechświecie – przypominają naukowcy z University of Arizona w Tucson. Nie tylko skupiają się w gromady, lecz także w gigantyczne, łączące się nici, oddzielone od siebie jeszcze większymi obszarami pustki. Mówi się o kosmicznej sieci, która rozrastała się i stawała się coraz bardziej wyrazista z upływem miliardów lat.
Z pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST) badacze odkryli zbudowaną z 10 galaktyk nić tej sieci, która istniała zaledwie 830 mln lat po Wielkim Wybuchu.
Mierząca 3 mln lat świetlnych nić jest zakotwiczona w jasnym kwazarze – galaktyce z aktywną supermasywną czarną dziurą w centrum. Zdaniem odkrywców z czasem z nici tej powstanie potężna gromada galaktyk podobna do gromady Coma znajdującej się w konstelacji Warkocz Bereniki.
„Byłem zaskoczony tym, jak długi i wąski jest ten filament. Oczekiwałem znalezienia czegoś, ale nie spodziewałem się tak długiej i wyjątkowo cienkiej struktury” – mówi jeden z naukowców prof. Xiaohui Fan.
„To jest jedna z najwcześniejszych struktur filamentarnych, jakie kiedykolwiek znaleziono w pobliżu odległego kwazara” – dodaje kierujący badaniem prof. Feige Wang.
Cosmic Webb, meet cosmic web 🤝
Galaxies gather in clusters and threads stretching across the universe, punctuated by vast voids. Now Webb has discovered an early strand of this cosmic web — 10 galaxies that existed 830 million years after the big bang: https://t.co/cUuZMDgZ7J pic.twitter.com/VTsur9JaiT
— NASA Webb Telescope (@NASAWebb) June 29, 2023
Obserwacje były prowadzone w ramach programu ASPIRE (ang. A SPectroscopic survey of biased halos In the Reionization Era), którego główny cel to badania okolic najwcześniejszych czarnych dziur. W jego ramach astronomowie zamierzają przyjrzeć się 25 kwazarom istniejącym w czasie pierwszego miliarda lat po Wielkim Wybuchu – okresie znanym jako era rejonizacji.
„Ostatnie dwie dekady badań kosmologicznych dostarczyły nam solidnego zrozumienia odnośnie powstania i ewolucji kosmicznej sieci. ASPIRE ma pozwolić na zrozumienie, w jaki sposób włączyć pojawienie się najwcześniejszych masywnych czarnych dziur do naszej obecnej wiedzy na temat formowania struktury kosmosu” – wyjaśnia członek zespołu Joseph Hennawi z University of California w Santa Barbara.
Druga część projektu obejmuje obserwacje 8 kwazarów wczesnego Wszechświata.
Naukowcy potwierdzili już, że mieszczące się w centrach tych obiektów czarne dziury istniejące w czasie pierwszego miliarda lat ewolucji kosmosu miały masę od 600 mln do 2 mld mas Słońca. Teraz badacze szukają odpowiedzi na pytanie, w jaki sposób te czarne dziury mogły tak bardzo urosnąć w tak krótkim czasie.
„Aby te supermasywne czarne dziury powstały w tak krótkim okresie, muszą zostać spełnione dwa kryteria. Po pierwsze, muszą zacząć rosnąć od masywnego ‘ziarna’ czarnej dziury. Po drugie, nawet jeśli to ziarno ma masę równą tysiąca Słońc, wciąż musi zgromadzić milion razy więcej materii przy maksymalnym możliwym tempie, przez całe swoje istnienie” – wyjaśnia prof. Wang.
„Te bezprecedensowe obserwacje dostarczają istotnych wskazówek dotyczących sposobu formowania się czarnych dziur. Dowiedzieliśmy się, że te czarne dziury znajdują się w masywnych młodych galaktykach, które stanowią rezerwuar paliwa dla ich wzrostu” – podkreśla dr Jinyi Yang z University of Arizona, kierująca badaniami czarnych dziur w projekcie ASPIRE.
Badacze opisują jeszcze jedną ważną obserwację.
„Silne wiatry pochodzące z czarnych dziur mogą tłumić formowanie się gwiazd w macierzystej galaktyce. Takie wiatry zostały zaobserwowane w pobliskich rejonach Wszechświata, ale nigdy wcześniej nie widziano ich bezpośrednio w erze rejonizacji. Skala działania tego wiatru jest związana ze strukturą kwazara. W obserwacjach teleskopem Webba widzimy, że takie wiatry istniały we wczesnym Wszechświecie” – informuje dr Yang.
Więcej informacji znaleźć można na stronie NASA.gov.
Autor: Marek Matacz, PAP.
