Η αστρονομία μας επιφυλάσσει διαρκώς εκπλήξεις, και αυτές οι εκπλήξεις συχνά αναδείξουν τις αδυναμίες τωρινών θεωριών. Πρόσφατα, επιστήμονες ανακάλυψαν ένα νεαρό σμήνος γαλαξιών, γνωστό ως SPT2349-56, το οποίο λάμπει με έντονη ακτινοβολία, λόγω του υπέρθερμου αερίου που περιέχει. Εντύπωση προκαλεί το γεγονός ότι το σμήνος αυτό φαίνεται να έχει σχηματιστεί δισεκατομμύρια χρόνια πριν από το αναμενόμενο, γεγονός που θα μπορούσε να επιφέρει σημαντικές αλλαγές στα κοσμολογικά μας μοντέλα. Πώς επηρεάζει η ύπαρξή του τις θεωρίες σχετικά με τον σχηματισμό των σμηνών γαλαξιών; Οι επιστήμονες πιστεύουν πως οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο σε αυτή τη διαδικασία.
Η ανακάλυψη του σμήνους SPT2349-56 πραγματοποιήθηκε από ομάδα αστρονόμων με επικεφαλής ερευνητές από τον Καναδά, και έγινε μόλις 1,4 δισεκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Σύμφωνα με τα υπάρχοντα κοσμολογικά μοντέλα, κάτι τέτοιο θα έπρεπε να είναι αδύνατο να έχει συμβεί τόσο νωρίς στην ιστορία του σύμπαντος. Το σμήνος αυτό φαίνεται να είναι πολύ νεότερο και θερμότερο από τις προβλέψεις των επιστημόνων, εγείροντας ερωτήματα για την κατανόηση των μηχανισμών που διέπουν την εξέλιξή του.
Το SPT2349-56 εντοπίστηκε για πρώτη φορά το 2010 από το Τηλεσκόπιο του Νότιου Πόλου στην Ανταρκτική, και από τότε οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι είναι εξαιρετικά ασυνήθιστο. Το 2018, οι παρατηρήσεις επιβεβαίωσαν ότι ανήκει σε ένα σμήνος γαλαξιών που δημιουργεί αστέρια με ρυθμό που σοκάρει, καθώς οι γαλαξίες μέσα σε αυτό είναι σε τροχιά συγκρούσεων.
Τα αποτελέσματα της σημαντικής αυτής ανακάλυψης ανακοινώθηκαν σήμερα, 5 Ιανουαρίου, στο περιοδικό Nature. Οι παρατηρήσεις αυτές αμφισβητούν τις παραδοσιακές εικασίες γύρω από το πώς σχηματίζονται και εξελίσσονται τα σμήνη γαλαξιών. Σύμφωνα με τα παρόντα μοντέλα, το αέριο στα σμήνη γαλαξιών θερμαίνεται σταδιακά, καθώς οι νεαρές δομές αναπτύσσονται. Ωστόσο, η ανακάλυψη αυτού του σμήνους θέτει υπό συζήτηση την πληρότητα των μοντέλων μας.
«Δεν περιμέναμε να δούμε μια τόσο θερμή ατμόσφαιρα σμήνους τόσο νωρίς στην κοσμική ιστορία,» δήλωσε ο Dazhi Zhou, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης και υποψήφιος διδάκτορας στο Τμήμα Φυσικής και Αστρονομίας του Universidad de British Columbia (UBC). «Η θερμοκρασία του αερίου είναι τουλάχιστον πέντε φορές μεγαλύτερη από την αναμενόμενη, γεγονός που το καθιστά θερμότερο και πιο ενεργητικό από πολλά σημερινά σμήνη γαλαξιών.»
Ο Δρ. Scott Chapman, συν-συγγραφέας και καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Dalhousie, δήλωσε ότι τα ευρήματα υποδεικνύουν ισχυρές δυνάμεις που ήδη δρουν στο νεαρό σύμπαν. «Αυτό μας λέει ότι το πρώιμο σύμπαν, πιθανώς με τη βοήθεια πρόσφατα ανακαλυφθέντων υπερμεγέθων μαύρων τρυπών στο σμήνος, παράγει τεράστιες ποσότητες ενέργειας και διαμορφώνει το σμήνος πολύ νωρίτερα και πιο έντονα από ό,τι περιμέναμε.»
Η ομάδα ερευνητών, μέσα από τη χρήση του Likely Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), παρατήρησε το σμήνος SPT2349-56, φέρνοντας στο φως την πλούσια ιστορία του, που εκτείνεται 12 δισεκατομμύρια χρόνια στο παρελθόν. Είναι ενδιαφέρον ότι το φως από αυτό το σμήνος κράτησε 12 δισεκατομμύρια χρόνια για να φτάσει στη Γη, επιτρέποντάς μας να δούμε ένα νεαρό γαλαξιακό σμήνος στην αρχαία του μορφή.
Παρά την νεαρή του ηλικία, το SPT2349-56 είναι ήδη εντυπωσιακά μεγάλο. Η κεντρική του περιοχή εκτείνεται σε 500.000 έτη φωτός, παραλληλίζοντάς το με το φωτοστέφανο που περιβάλλει τον δικό μας Γαλαξία. Μέσα σε αυτό το σμήνος, πάνω από 30 ενεργοί γαλαξίες λειτουργούν σε άμεση γειτνίαση, παράγοντας νέα αστέρια με ρυθμό που εκπλήσσει, 5.000 φορές περισσότερα απ’ ότι ο δικός μας Γαλαξίας!
Για να αξιολογήσουν την υπερθερμότητα της ατμόσφαιρας αυτού του σμήνους, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τη μέθοδο Sunyaev-Zeldovich, που τους επιτρέπει να εκτιμήσουν τη θερμική ενέργεια του ενδοσυσταδικού μέσου — του αερίου που καταπλήσσει τον χώρο μεταξύ των γαλαξιών ενός σμήνους.
«Η κατανόηση των γαλαξιακών σμηνών είναι κρίσιμη για την κατανόηση των μεγαλύτερων γαλαξιών στο σύμπαν,» επισημαίνει ο Δρ. Chapman, ο οποίος είναι επίσης καθηγητής συνεργάτης στο UBC. «Αυτοί οι γαλαξίες βρίσκονται κυρίως σε σμήνη, και η εξέλιξή τους διαμορφώνεται από το πολύ ισχυρό περιβάλλον των σμηνών όσο αυτοί σχηματίζονται, καθώς και από το ενδοσυσταδικό μέσο.»
Μέχρι σήμερα, τα παραδοσιακά μοντέλα έδειχναν να στηρίζονται σε αργούς ρυθμούς συσσώρευσης αερίου σε σμήνη γαλαξιών. Ωστόσο, η ύπαρξη του SPT2349-56 αποδεικνύει ότι τεράστιες ποσότητες αερίου ήταν σε ήδη υψηλές θερμοκρασίες από τα πρώτα στάδια δημιουργίας της.
Ο Zhou και η ομάδα του προγραμματίζουν να αναλύσουν πώς οι διαφορετικές συνιστώσες του σμήνους αλληλεπιδρούν. «Επιδιώκουμε να κατανοήσουμε πώς η έντονη σχηματοποίηση αστέρων, οι ενεργές μαύρες τρύπες και αυτή η υπερθερμασμένη ατμόσφαιρα συνυπάρχουν, και τι δείχνουν αυτά για τη διαδικασία σχηματισμού των σημερινών σμηνών γαλαξιών,» δήλωσε ο Zhou. «Πώς είναι δυνατόν όλα να συμβαδίζουν σε ένα τόσο νεαρό και συμπαγές σύστημα;»
Αυτές οι ανακαλύψεις αφορούν τις ανατρεπτικές στιγμές της επιστήμης, όταν εντοπίζουμε κάτι που δεν περιμέναμε, ανατρέποντας τις προηγούμενες θεωρίες. Είναι αυτές οι στιγμές που μας οδηγούν να αναθεωρήσουμε την κατανόησή μας και να διαμορφώσουμε νέα μοντέλα, που απεικονίζουν πιο πιστά τον κόσμο γύρω μας. Αυτή είναι η ουσία της επιστήμης και η συνολική πρόοδος της ανθρωπότητας!
Η μελέτη και τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν στο Nature.
