We współczesnym Wszechświecie galaktyki nie są rozmieszczone równomiernie. Wiele z nich grupuje się w struktury zwane gromadami, a inne występują bardziej samodzielnie. Galaktyki w gromadach wyglądają inaczej niż te samotne. Te w gromadach są raczej większe, bardziej czerwone i mają bardziej okrągłe kształty.

Rodzi to pytanie, kiedy rozpoczęło się różnicowanie tych cech. Postanowił to sprawdzić międzynarodowy zespół astronomów pracujących w japońskich instytutach naukowych. Przy pomocy japońskiego Teleskopu Subaru i jego kamery Hyper Suprime-Cam (HSC) dokonano dużego przeglądu nieba i odkryto masywną protogromadę galaktyk istniejącą 12,6 miliarda lat temu.

Młode galaktyki z aktywnymi procesami gwiazdotwórcznymi często emitują tzw. emisję Lyman-alfa, pochodzącą od gazu wodorowego pobudzonego przez promieniowanie młodych, gorących gwiazd. Galaktyki z takimi emisjami są przydatne do śledzenia struktury we wczesnym Wszechświecie. W ten sposób, przy użyciu odpowiedniego filtra, wykonano mapę dużego obszaru nieba i zidentyfikowano obszar, w którym galaktyki są mocno zgrupowane.

Wykrytą strukturę nazwano Protogromadą Loktak, od jeziora Loktak w Manipur w Indiach. Nazwa jest odniesieniem do sposobu, w jaki cztery osobne koncentracje galaktyk są połączone ze sobą w większą strukturę, przypominając wyspy na jeziorze. Protogromada znajduje się na przesunięciu k uczerwieni z = 4,90, w obszarze pola COSMOS (to jeden z najlepiej zbadanych fragmentów nieba, cel długotrwałych obserwacji wielu dużych teleskopów kosmicznych i naziemnych).

Protogromady to miejsca powstawania współcześnie znanych masywnych struktur we Wszechświecie. Znalezienie mocno zorganizowanego systemu już na tak wczesnym etapie ewolucji Wszechświata daje okazję do zbadania, w jaki sposób otoczenie wpływało na wzrost młodych galaktyk we wczesnym Wszechświecie.

Postanowiono więc wykorzystać Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, porównując w podczerwieni obrazy galaktyk wewnątrz protogromady z takimi z bardziej typowego otoczenia z tamtej epoki.

Analizowano też dane ultrafiolecie, pokazującym obszary formowania się gwiazd – obie populacje galaktyk wykazały niewielkie różnice w rozmiarach. Z kolei w zakresie widzialnym, pokazującym rozmieszczenie już utworzonych gwiazd, galaktyki w protogromadzie były około 1,4 razy większe niż galaktyki poza takim skupiskiem.

Oznacza to, że pomimo iż obszary gwiazdotwórcze wyglądają w nich podobnie, to jednak galaktyki rosną w różny sposób. Galaktyki w gęstych środowiskach tworzą swoje zewnętrze struktury gwiazdowe wcześniej i gwałtowniej. Wyraźnie pokazuje to, jak istotny był wpływ otoczenia na kształtowanie galaktyk, jeszcze zanim gromady galaktyk w pełni się uformowały. Więc los galaktyk nie jest jedynie kształtowany przez ich masę i wewnętrzne własności, ale także przez otoczenie, i to od samych początków.

Planowane są dalsze obserwacje, aby sprawdzić czy ten efekt był powszechny wśród galaktyk z wczesnego Wszechświata.

Praca badawcza ukazała się w „The Astrophysical Journal Letters”, pierwszym autorem jest Ronaldo Laishram z Narodowego Obserwatorium Astronomicznego Japonii (NAOJ). (PAP)

cza/ agt/