Az Európai Déli Obszervatórium (European Southern Observatory – ESO) által Chilében üzemeltetett Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) rádiótávcső-hálózat segítségével egy nagyon távoli és hatalmas forró gázfelhőt fedeztek fel a csillagászok. Ez az ősi képződmény a legtávolabbi ilyen ismert hatalmas gázfelhő, ami egy, a fiatal világegyetemben, a Pókháló-galaxis környezetében keletkezőben lévő galaxishalmazhoz tartozik. A galaxishalmazok a világegyetem legnagyobb építőelemei, és korai fejlődésük, legkorábbi megjelenésük fontos kérdés a világegyetem fejlődésének jobb megismerése szempontjából.

A galaxishalmazok – amint a nevük is sugallja – egymáshoz gravitációsan kötődő csillagvárosok csoportjai. A legnagyobb halmazok több ezer galaxist is számlálhatnak. A galaxisokon túl jelentős mennyiségű híg és forró galaxisközi gázanyag is átjárja őket. Valójában – mivel a halmazok hatalmas térfogatot ölelnek fel –, ennek a forró gázanyagnak az össztömege lényegesen meghaladja a halmaz tagjait képező galaxisokba tömörülő anyagmennyiséget. A galaxishalmazok fizikáját elég jól ismerik a csillagászok, azonban az intergalaktikus felhő korai fejlődéséről kevés megfigyelési adat áll rendelkezésre.

Mostanáig az intergalaktikus gázfelhőket csak a közeli univerzum mára már teljesen kifejlett galaxishalmazaiban tudták a szakemberek tanulmányozni. A távoli, még formálódó halmazok intergalaktikus gázfelhőinek felfedezése segítheti a halmazok korai fejlődésének megértését is. A galaxishalmazok hatalmas tömegük révén magukhoz vonzzák a környezetük szabad gázanyagát, ami a halmaz gravitációs potenciálgödrébe behullva felforrósodik. Modellszámításokkal a kozmológusok már egy évtizeddel ezelőtt kimutatták, hogy a létrejövőben lévő protohalmazokban is létezniük kell ilyen forró gázfelhőknek, ám ennek megfigyelésekkel való megerősítése mindeddig váratott magára.

Kompozitfelvétel a Pókháló-galaxishalmazról. Az ALMA méréseiből rekonstruált hatalmas forró galaxisközi gázfelhőt kék árnyalatok jelzik, a Hubble-űrtávcső halmazt ábrázoló felvételére montírozva. Ez a felhő a halmaz elválaszthatatlan része, enélkül nem is maradhatnának egyben a halmaz galaxisai. Forrás: ESO/Di Mascolo et al.; HST: H. Ford.

A csillagászok az egyik legígéretesebbnek tűnő Pókháló-protohalmazt vizsgálva érték el végül az áttörő felfedezést. Ezt a roppant távoli képződményt a ma 13,8 milliárd éves világegyetemnek mindössze 3 milliárd éves korában figyelhetjük meg. A galaxisközi gázanyag megfigyelése döntő jelentőségű a tekintetben is, hogy így megállapíthatják a szakemberek, hogy a Pókháló-halmaz valóban egy képződőben lévő galaxishalmaz, ami nem fog szétszóródni az idő múltával, hanem végül valódi, teljes jogú galaxishalmazzá fog alakulni.

A ritka, ám forró gázfelhő felfedezése azért váratott magára ilyen sokáig, mert egy nagyon rejtőzködő képződményt kellett megtalálniuk a szakembereknek. Valójában nem is közvetlenül a gázfelhőt, hanem annak a termális Szunyajev–Zeldovics-effektus révén a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzásra gyakorolt hatását figyelték meg – lényegében egy, a galaxishalmazban húzódó árnyékot sikerült kimutatniuk a csillagászoknak. Ennek az árnyéknak a feltérképezésével a csillagászok nem csak a forró gázok jelenlétére tudtak következtetni, de fel tudták mérni annak kiterjedését, alakját és a benne található gázmennyiséget is. Érzékenységének és felbontásának köszönhetően jelenleg az ALMA az egyetlen olyan csillagászati műszer, ami képes erre a teljesítményre.

A most felfedezett, több tízmillió Celsius-fok hőmérsékletű és hatalmas tömegű felhő jelenléte garantálja, hogy a formálódó halmaz nem szóródik majd szét a világűrben, hanem mintegy 10 milliárd év alatt tömegét megtízszerezve valódi, kifejlett galaxishalmazzá fog válni. Ezalatt a halmaz fokozatos, ám jelentős változásokon fog keresztülmenni. A forró gáz például lassacskán elfogyasztja, erodálja majd a halmazbeli hideg komponenst.

A csillagászok hangsúlyozzák, hogy ez az eredmény az ALMA és az ESO épülőben lévő Rendkívül Nagy Távcsöve (Extremely Large Telescope – ELT) közötti majdani, a fiatal galaxishalmazok tanulmányozására irányuló együttműködésnek az előfutára is egyben. Míg az ALMA a forró galaxisközi anyag kimutatásában jeleskedhet, addig az ELT a fiatal halmaz távoli és halvány tagjainak alaposabb vizsgálatában juthat majd komoly szerephez.

Forrás: ESO