Astronomowie odkryli wyjątkowo gorącą i gęstą gromadę galaktyk SPT2349-56, która powstała zaledwie 1,4 miliarda lat po Wielkim Wybuchu. Odkrycie podważa obecne modele ewolucji gromad galaktyk, sugerując, że struktury te mogą ewoluować znacznie szybciej, niż wcześniej sądzono. Gromada zawiera ponad 30 galaktyk upakowanych na stosunkowo małej przestrzeni – o średnicy około 500 000 lat świetlnych – i jest niezwykle gorąca jak na swój wiek.
Zaskakująco szybkie nagrzewanie
Kluczową anomalią jest ekstremalne nagrzewanie się ośrodka wewnątrz gromady — gorącego gazu wypełniającego przestrzeń pomiędzy galaktykami w gromadzie. Naukowcy spodziewali się, że gazowi zajmie miliardy lat, zanim osiągnie temperaturę obserwowaną w dojrzałych gromadach, często dziesiątki lub setki milionów stopni Celsjusza. Jednakże środowisko wewnątrz gromady SPT2349-56 jest co najmniej pięć razy gorętsze niż przewidywano, co wskazuje, że proces nagrzewania nastąpił znacznie szybciej, niż oczekiwano.
To nagrzewanie jest prawdopodobnie spowodowane supermasywnymi czarnymi dziurami znajdującymi się w gromadach galaktyk, które pompują energię do otaczającego środowiska. Odkrycie sugeruje, że te czarne dziury były już bardzo aktywne i wpływały na powstawanie gromad znacznie wcześniej w historii kosmosu. Temperaturę gromady mierzono za pomocą efektu Sunyaeva-Zeldovicha, który wykrywa impuls energii przenoszony na ciepło resztkowe z Wielkiego Wybuchu (promieniowanie CMB), gdy oddziałuje ono z gorącym gazem.
Zmiana w rozumieniu tworzenia klastrów
Odkryto inne wczesne gromady galaktyk, takie jak z660D (odkryta w 2019 r.) i A2744z7p9OD (zidentyfikowana przez JWST w 2023 r.), ale zostały one sklasyfikowane jako protogromady. Protogromady nie są jeszcze całkowicie związane grawitacyjnie, to znaczy nie ustabilizowały się. Obecne modele przewidują, że protogromadom kurczenie się i podgrzewanie środowiska wewnątrz gromady zajmuje miliardy lat do temperatur obserwowanych w dojrzałych gromadach. SPT2349-56 zaprzecza tym oczekiwaniom, co sugeruje, że nasza wiedza na temat tworzenia się klastrów jest niepełna.
Nadpobudliwe tworzenie się gwiazd napędza wzrost
Galaktyki w gromadzie tworzą gwiazdy w zawrotnym tempie – pięć tysięcy razy szybciej niż Droga Mleczna. To intensywne powstawanie gwiazd w połączeniu z aktywnymi czarnymi dziurami i przegrzaną atmosferą tworzy wyjątkowe środowisko, które podważa istniejące teorie. Kompaktowy rozmiar SPT2349-56 (mniej więcej taki sam jak halo ciemnej materii w Drodze Mlecznej) sugeruje, że znajdujące się w nim galaktyki będą nadal rosły w szybkim tempie.
„Chcemy dowiedzieć się, jak intensywne powstawanie gwiazd, aktywne czarne dziury i przegrzana atmosfera oddziałują na siebie i co nam to mówi o procesie powstawania obecnych gromad galaktyk” – powiedział Zhou.
Odkrycie to rodzi ważne pytania dotyczące interakcji między powstawaniem gwiazd, aktywnością czarnych dziur i szybkim nagrzewaniem środowiska wewnątrz gromady we wczesnym Wszechświecie. Dalsze badania SPT2349-56 i podobnych układów mogą zmienić naszą wiedzę na temat powstawania i ewolucji gromad galaktyk.
