Pašreizējās teorijas par galaktiku veidošanos balstās uz mazāku entītiju hierarhisku apvienošanu lielākās un lielākās struktūrās, sākot no apmēram zvaigžņu globālā klastera lieluma un beidzot ar galaktiku kopām. Saskaņā ar šo scenāriju tiek pieņemts, ka jaunajā Visumā neeksistēja masīvas galaktikas.
Tomēr tagad šo viedokli var nākties pārskatīt. Izmantojot daudzrežīmu FORS2 instrumentu uz ļoti lielā teleskopa Paranal, itāļu astronomu komanda ir identificējusi četras attālas galaktikas, vairākas reizes masīvākas par Piena ceļa galaktiku vai tikpat masīvas kā vissmagākās galaktikas mūsdienu Visumā. Šīm galaktikām ir jābūt izveidojušām tad, kad Visums bija tikai aptuveni 2000 miljonu gadu vecs, tas ir, pirms aptuveni 12 000 miljoniem gadu.
Jaunatklātie objekti, iespējams, ir vecu masīvu galaktiku populācija, kas līdz šim nav atklāta.
Šādu sistēmu esamība parāda, ka agrīnajā Visumā masīvu elipsveida galaktiku veidošanās bija daudz ātrāka, nekā gaidīts no pašreizējās teorijas.
Hierarhiska apvienošana
Galaktikas ir kā salas Visumā, kas veidotas no zvaigznēm, kā arī no putekļu un gāzes mākoņiem. Tie ir dažādu izmēru un formu. Astronomi parasti atšķir spirālveida galaktikas - piemēram, mūsu Piena Ceļa, NGC 1232 vai slavenās Andromedas galaktikas - un elipsveida galaktikas, kur pēdējās pārsvarā ir vecas zvaigznes un kurās ir ļoti maz putekļu vai gāzes. Dažas galaktikas ir starpposms starp spirālēm un elipsēm, un tās tiek sauktas par lentikulārām vai sferoidālām galaktikām.
Galaktikas ir ne tikai atšķirīgas pēc formas, bet arī atšķirīgas pēc lieluma: dažas var būt tikpat “gaišas” kā zvaigžņu gredzenveida kopas mūsu Piena ceļā (ti, tās satur apmēram ekvivalentu dažiem miljoniem saules), bet citas var būt masīvākas nekā miljons miljons saules. Pašlaik vairāk nekā puse no Visuma zvaigznēm atrodas masīvās sfērveida galaktikās.
Viens no galvenajiem mūsdienu astrofizikas un kosmoloģijas atklātajiem jautājumiem ir tas, kā un kad galaktikas veidojās un attīstījās, sākot ar pirmatnējo gāzi, kas piepildīja agrīno Visumu. Pašreiz populārākajā teorijā lokālā Visuma galaktikas ir samērā lēna procesa rezultāts, kurā saplūst mazas un mazāk masīvas galaktikas, lai pakāpeniski veidotos lielākas un masīvākas galaktikas. Šajā scenārijā, sauktā par “hierarhisko apvienošanos”, jauno Visumu apdzīvoja mazas galaktikas ar nelielu masu, turpretī pašreizējais Visums satur lielas, vecas un masīvas galaktikas - pēdējās, kas veidojas lēna salikšanas procesa pēdējā posmā.
Ja šis scenārijs būtu patiess, tad jaunajā Visumā nevajadzētu atrast masīvas eliptiskas galaktikas. Citiem vārdiem sakot, ierobežotā gaismas ātruma dēļ nevajadzētu atrasties tik masīvām galaktikām, kas atrodas ļoti tālu no mums. Un patiešām, līdz šim par radioaktīvo galaktiku ar sarkano nobīdi 1.55, kas tika atklāta gandrīz pirms desmit gadiem, līdz šim nebija zināma neviena veca eliptiska galaktika.
K20 aptauja
Lai labāk izprastu galaktiku veidošanās procesu un pārbaudītu, vai hierarhiskā apvienošanās scenārijs ir pamatots, itāļu un ESO astronomu komanda izmantoja ESO ļoti lielo teleskopu kā “laika mašīnu”, lai meklētu ļoti attālinātas eliptiskas galaktikas. Tomēr tas nav mazsvarīgi. Attālām elipsveida galaktikām ar vecu un sarkanu zvaigžņu saturu patiešām jābūt ļoti vājiem objektiem pie optiskā viļņa garuma, jo viņu gaismas lielākā daļa ir nobīdīta spektra infrasarkanajā daļā. Tādējādi attālākās elipsveida galaktikas ir vieni no grūtākajiem novērošanas mērķiem pat lielākajiem teleskopiem; tas ir iemesls, kāpēc 1,55 redshift rekords ir saglabājies tik ilgi.
Bet šis izaicinājums pētniekus neapturēja. Viņi ieguva dziļu optisko spektroskopiju ar daudzrežīmu FORS2 instrumentu uz VLT 546 vāju priekšmetu paraugam, kas tika atrasti debesu zonā 52 loka minūtēs (jeb apmēram vienā desmitā daļā Pilnmēness laukuma), kas pazīstama kā K20 lauks, un kas daļēji pārklājas ar GOODS-South apgabalu. Viņu neatlaidība atmaksājās, un viņi tika apbalvoti, atklājot četras vecas, masīvas galaktikas ar sarkano nobīdi no 1,6 līdz 1,9. Šīs galaktikas ir redzamas, kad Visums bija tikai apmēram 25% no tā pašreizējā vecuma - 13 700 miljoni gadu.
Vienā no galaktikām K20 komanda guva labumu arī no ESO / GOODS komandas publiski pieejamo spektru datu bāzes GOODS-South apgabalā.
Jauna galaktiku populācija
Tādējādi jaunatklātās galaktikas ir redzamas, kad Visums bija apmēram 3500 miljonus gadu vecs, t.i., pirms 10 000 miljoniem gadu. Bet, ņemot vērā spektrus, šķiet, ka šajās galaktikās ir zvaigznes ar vecumu no 1000 līdz 2000 miljoniem gadu. Tas nozīmē, ka galaktikām ir attiecīgi jāveidojas agrāk un ka tām būtībā jāpabeidz montāža brīdī, kad Visums bija tikai 1500 līdz 2500 miljoni gadu vecs.
Šķiet, ka galaktiku masas pārsniedz simts tūkstošus miljonu saules masu, un tāpēc tās ir lielumā, kas līdzīgs vismasīvākajām galaktikām mūsdienu Visumā. Papildu attēli, kas uzņemti Habla kosmiskā teleskopa aptaujā GOODS (“Lielais observatoriju izcelšanās dziļums”), parāda, ka šīm galaktikām ir struktūras un formas, kas ir vairāk vai mazāk identiskas mūsdienu masīvajām eliptiskajām galaktikām.
Tāpēc jaunie novērojumi atklāja jaunu ļoti senu un masīvu galaktiku populāciju.
Šādu masīvu un veco sfērisko galaktiku esamība agrīnajā Visumā liecina, ka mūsdienu masīvo eliptisko galaktiku montāža sākās daudz agrāk un bija daudz ātrāka, nekā prognozēja hierarhiskā apvienošanās teorija. Saka grupas vadītājs Andrea Cimatti (INAF, Firenze, Itālija): "Tagad mūsu jaunais pētījums rada pamatjautājumus par mūsu izpratni un zināšanām par procesiem, kas regulēja Visuma un tā struktūru ģenēzi un evolūcijas vēsturi."
Oriģinālais avots: ESO ziņu izlaidums
