Der jüngste, am weitesten entfernte Galaxienhaufen, der jemals entdeckt wurde, CL J1001 + 0220, versetzt den frühesten Haufen in die Zeit zurück, als das Universum erst 2,6 Milliarden Jahre alt war. Bildnachweis: Röntgen: NASA / CXC / Université Paris / T. Wang et al .; Infrarot: ESO / UltraVISTA; Radio: ESO / NAOJ / NRAO / ALMA.

Rekordhaufen bestätigt Universum der Dunklen Materie

Es ist der am weitesten entfernte Galaxienhaufen, der jemals entdeckt wurde, und entspricht genau unseren Vorhersagen!

„Diese Galaxien gehören zu den massereichsten Galaxien im Universum und es wird angenommen, dass sich ihre Sterne vor langer Zeit schnell gebildet haben. Wie sich diese Galaxien gebildet haben und warum sie aufgehört haben, neue Sterne zu bilden, bleibt jedoch ein Rätsel. “-Tao Wang, Hauptautor dieser neuen Studie

Es gab eine Zeit in der fernen Vergangenheit des Universums, in der es zu jung war, um die Strukturen aufzunehmen, die wir heute darin sehen. Wenn wir früh genug zurückblicken, sollten wir keine Galaxienhaufen, keine Galaxien und sogar keine Sterne finden. Es dauert Millionen oder sogar Milliarden von Jahren, bis die Gravitation die Materie zusammenzieht, um diese riesigen, dichten Materialklumpen zu bilden, und ohne die richtigen Zutaten im Universum würden wir sie nicht früh genug oder gar nicht bekommen. Dank einer Kombination von Beobachtungen mit dem Chandra-Röntgenteleskop der NASA, dem UltraVISTA-Infrarot-Teleskop der ESO und dem ALMA-Radioteleskop haben Wissenschaftler die Entdeckung des entferntesten Galaxienhaufens aller Zeiten angekündigt: CL J1001 + 0220. Sein Licht kommt erst jetzt nach einer 11,2-Milliarden-Jahr-Reise an und macht es zu dem frühesten Bauwerk, das dieser große jemals entdeckt hat.

Dieser Cluster ist jedoch nicht nur deshalb bemerkenswert, weil er zu einem so frühen Zeitpunkt der neueste kosmische Rekordhalter für ein so großes Objekt wurde. Es gibt andere Galaxienhaufen - von denen einige viel, viel größer sind -, die vor bis zu zehn Milliarden Jahren entdeckt wurden. In all diesen Fällen enthalten die Zentren dieser Cluster bereits riesige elliptische Galaxien in ihren Kernen.

Das Licht des Galaxienhaufens „El Gordo“, ACT-CL J0102–4915, wird seit über 7 Milliarden Jahren genutzt. Bei über 3 Billiarden Sonnen ist es unglaublich massiv, aber die riesigen Ellipsen sind bereits geformt und viel leiser und voller älterer Sterne, als ein „neuer“ Sternhaufen vermuten lässt. Bildnachweis: NASA, ESA, J. Jee (Universität von Kalifornien, Davis), J. Hughes (Rutgers University), F. Menanteau (Rutgers University und Universität von Illinois, Urbana-Champaign), C. Sifon (Leiden Observatory), R. Mandelbum (Carnegie Mellon University), L. Barrientos (Universidad Catolica de Chile) und K. Ng (Universität von Kalifornien, Davis).

Elliptische Galaxien, die aus dem Zusammenschluss mehrerer großer Spiralgalaxien hervorgehen sollen, sind:

  • größer,
  • mit ultramassiven schwarzen Löchern,
  • ohne gas, das neue sterne bildet,
  • und vergleichsweise überschwemmt mit älteren Sternpopulationen.

Aber wenn wir uns diesen neuesten, jüngsten und am weitesten entfernten Haufen ansehen, stellen wir fest, dass sich 11 massive Galaxien in der Nähe seines Kerns befinden und unglaubliche neun davon mit einer unglaublichen Geschwindigkeit neue Sterne bilden.

Die von ALMA aufgenommenen Funkbeobachtungen der Galaxien in diesem Cluster weisen auf eine unglaublich hohe Rate neuer Sternentstehung hin. Bildnachweis: ESO / NAOJ / NRAO / ALMA.

Umso alarmierender ist, wie schnell diese Sternentstehung stattfindet. Während unsere Milchstraße das Äquivalent von etwa einer neuen Sonnenmasse an Sternen pro Jahr darstellt, weist jede dieser Cluster-Core-Galaxien im Durchschnitt eine über 300-fache Rate auf. Wir haben noch nie einen so aktiven Clusterkern gesehen, und was uns lehrt, ist, dass diese Phase wahrscheinlich nur von kurzer Dauer und selten ist und dass das Universum mit der Zeit wahrscheinlich mehr als drei Milliarden Jahre alt ist.

Ein optisches / infrarotes Bild des Zentrums des CL J1001 aus der UltraVISTA-Umfrage von ESO. Das rechte Feld zeigt eine vergrößerte Ansicht mit den Rotverschiebungen der mit „AGN“ gekennzeichneten Galaxien und zwei Galaxien mit aktiv wachsenden schwarzen Löchern. Bildnachweis: Tao Wang.

Aber dieser neue Haufen ist nur 2,6 Milliarden Jahre alt und scheint sich im Übergang zu befinden, in dem eine Sammlung von Galaxien zum ersten Mal in eine gebundene Struktur fällt, vom Protokluster zu einem echten Galaxienhaufen. Dies ist das erste Mal, dass Astronomen ein solches Ereignis entdecken: von dem Moment an, an dem ein Protocluster in einen wahren Cluster übergeht. Die Tatsache, dass so viele Gesamtgalaxien (17!) Gleichzeitig lokalisiert entdeckt wurden (z = 2.506), war ein großer Hinweis, aber der letzte Beweis stammte von den Röntgenstrahlen, bei denen die diffuse Emission die gesamte Menge einhüllte von Objekten zeigt zweifelsohne, dass dies wirklich ein Galaxienhaufen ist!

Die Röntgenaufnahmen der NASA-Satelliten Chandra und ESA-Satelliten XMM / Newton bestätigen, dass es sich tatsächlich um einen Galaxienhaufen handelt, was die Zeit bis zur Entdeckung des frühesten Haufens um mehr als 700 Millionen Jahre zurückschiebt. Bildnachweis: NASA / CXC / Université Paris / T. Wang et al.

Aus kosmologischer Sicht ist der aufregendste Teil, dass sich die ersten echten Galaxienhaufen nur dann zu diesem bestimmten Zeitpunkt im Spiel bilden werden - im Alter zwischen zwei und drei Milliarden Jahren -, wenn das Universum von dunkler Materie dominiert wird. Ohne die Zugabe von dunkler Materie (d. H. Mit normaler Materie allein) gibt es nicht genug massives Material, um diese riesigen Strukturen so früh im Universum zu bilden. Wenn wir nicht frühzeitig Cluster entdeckt hätten, die sich bilden, hätte dies große Probleme für die Dunkle Materie mit sich gebracht. Ähnliches gilt, wenn wir sie finden, wenn das Universum nur 1 Milliarde Jahre alt ist (mit einer Rotverschiebung von 5 oder 6), dann bedeutet dies auch Ärger für die Dunkle Materie. Stattdessen sehen wir, wie sich diese kosmischen Giganten genau dort bilden, wo und wann sie sollten. Jetzt, da wir unsere theoretischen Techniken in die Praxis umgesetzt haben, ist es an der Zeit, die gesamte Population dieser Techniken zu finden, die Details zu untersuchen und mehr über unser Universum zu erfahren als je zuvor.

Dieser Beitrag erschien zum ersten Mal bei Forbes und wird Ihnen von unseren Patreon-Unterstützern werbefrei zur Verfügung gestellt. Kommentieren Sie unser Forum und kaufen Sie unser erstes Buch: Beyond The Galaxy!