Tisková zpráva
Astronomové zkoumají zrod kupy galaxií v mladém vesmíru
29. března 2023
Astronomové využívající radioteleskop ALMA, jehož evropským partnerem je ESO, objevili rozsáhlý rezervoár horkého plynu v rodící se kupě galaxií obklopující stejnojmennou galaxii Pavučina. Vůbec poprvé se podařilo pozorovat takto horký plyn v tak velké vzdálenosti. Kupy galaxií patří k největším strukturám ve vesmíru a tyto nové výsledky, publikované v časopise Nature, dále poodhalují, jak brzy v historii vývoje vesmíru se tyto útvary začaly formovat.
Kupy galaxií, jak již naznačuje název, jsou shlukem značného počtu galaxií - někdy to mohou být i tisíce. Obsahují také množství látky označované jako 'mezigalaktické médium' (intracluster medium, ICM) - plynu, který vyplňuje prostor mezi galaxiemi v kupě. Ve skutečnosti ale tento plyn svojí hmotností významně převyšuje galaxie samotné. Myslíme si, že většinu fyziky popisující kupy galaxií, dobře chápeme. Pozorování raných fází formování oblaků mezigalaktického média jsou však vzácná.
Až dosud byly oblaky ICM zkoumány pouze v plně vyvinutých blízkých kupách galaxií. Detekce ICM ve vzdálených protokupách – na počátku jejich vývoje – by astronomům umožnila sledovat jejich vznik v raných fázích vývoje vesmíru. A přesně takové pozorování se podařilo vědeckému týmu, který vedl Luca Di Mascolo (University of Trieste, Itálie).
Kupy galaxií jsou natolik hmotné, že mohou hromadit plyn a ten se při pohybu do centra kupy ohřívá. „Kosmologické simulace předpovídají přítomnost horkého plynu v protokupách již déle než desetiletí, ale stále scházely pozorovací důkazy,“ upozorňuje spoluautorka studie astrofyzička Elena Rasia (Italian National Institute for Astrophysics, INAF, Trieste, Itálie). „Snaha o získání takto klíčového pozorování nás donutila pečlivě vybrat jednoho z nejslibnějších kandidátů.“ Stala se jím protokupa Pavučina (Spiderweb proto-cluster), kterou pozorujeme tak, jak vypadala, když byl vesmír jen 3 miliardy let starý. Přestože se jedná o jeden z nejintenzivněji zkoumaných objektů tohoto typu, ICM se zaznamenat nedařilo. Nalezení rozsáhlého rezervoáru horkého plynu v protokupě Pavučina by ukázalo, že systém je spíše na cestě stát se plnohodnotnou trvalou kupou, než aby se rozpadl.
Luca Di Mascolo a jeho tým detekovali mezigalaktické médium v protokupě Pavučina prostřednictvím procesu známého jako Sunyaev-Zeldovichův efekt. Dochází k němu, když mikrovlnné záření kosmického pozadí – reliktní záření velkého třesku – prochází ICM. Fotony reliktního záření interagují s rychle se pohybujícími elektrony v horkém plynu a získají trochu energie navíc, mírně se tak změní jejich vlnová délka. „Na vhodných vlnových délkách se tento efekt projevuje tak, jako by kupa galaxií stínila záření kosmického pozadí,“ vysvětluje Luca Di Mascolo.
Měřením zastínění reliktního záření astronomové mohou odhalit přítomnost horkého plynu, odhadnout jeho hmotnost a zmapovat jeho rozložení. „Díky mimořádné rozlišovací schopnosti a citlivosti je observatoř ALMA jediným zařízením, které je v současnosti schopné provést takové měření pro vzdálené předchůdce hmotných kup galaxií,“ upozorňuje Luca Di Mascolo.
Vědci zjistili, že protokupa Pavučina obsahuje obrovský rezervoár horkého plynu, jehož teplota se pohybuje v desítkách milionů stupňů Celsia. V minulosti byl již v této protokupě detekován chladný plyn, ale hmotnost horkého plynu nalezeného v této nové studii je tisíckrát vyšší. Na základě těchto výsledků astronomové předpokládají, že se protokupa Pavučina přibližně za 10 miliard let skutečně vyvine v masivní kupu galaxií, přičemž její hmotnost naroste nejméně desetkrát.
Tony Mroczkowski, vědecký pracovník ESO a spoluautor článku, dodává: „V tomto systému pozorujeme ohromné kontrasty. Horká tepelná složka zničí velkou část chladné složky během dalšího vývoje a my jsme svědky této pozvolné přeměny. Naše pozorování potvrzují správnost teoretických předpovědí popisujících vznik těch největších gravitačně vázaných útvarů ve vesmíru."
Tyto výsledky také pomáhají položit základy budoucí synergie mezi ALMA a připravovaným novým velkým teleskopem ESO/ELT (Extremely Large Telescope). „Společná práce těchto dvou zařízení způsobí revoluci ve studiu kosmických struktur, jako je Pavučina,“ očekává Mario Nonino (Astronomical Observatory of Trieste, Itálie), vědecký pracovník a spoluautor studie. ELT a jeho špičkové přístroje, HARMONI a MICADO, budou schopné nahlédnout do nitra protokup a zjistit podrobnosti o galaxiích, které je tvoří. Spolu se schopností ALMA sledovat formující se oblaky mezigalaktického média poskytnou zásadní informace o evoluci velkých struktur v raném vesmíru.
Další informace
Výzkum byl prezentován v článku “Forming intracluster gas in a galaxy protocluster at a redshift of 2.16”, který byl publikován v časopise Nature (doi: 10.1038/s41586-023-05761-x)
Složení týmu: Luca Di Mascolo (Astronomy Unit, University of Trieste, Itálie [UT]; INAF – Osservatorio Astrofisico di Trieste, Itálie [INAF Trieste]; IFPU – Institute for Fundamental Physics of the Universe, Itálie [IFPU]), Alexandro Saro (UT; INAF Trieste; IFPU; INFN – Sezione di Trieste, Itálie [INFN]), Tony Mroczkowski (European Southern Observatory, Německo [ESO]), Stefano Borgani (UT; INAF Trieste; IFPU; INFN), Eugene Churazov (Max-Planck-Institute für Astrophysik, Německo; Space Research Institute, Rusko), Elena Rasia (INAF Trieste; IFPU), Paolo Tozzi (INAF – Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Itálie), Helmut Dannerbauer (Instituto de Astrofísica de Canarias, Spain; Universidad de La Laguna, Španělsko), Kaustuv Basu (Argel ander Institute for Astronomy, University of Bonn, Německo), Christopher L. Carilli (National Radio Astronomy Observatory, USA), Michele Ginolfi (ESO; Dipartimento di Fisica e Astronomia, University of Florence, Itálie), George Miley (Leiden Observatory, Leiden University, Nizozemí), Mario Nonino (UT), Maurilio Pannella (UT; INAF Trieste; IFPU), Laura Pentericci (INAF – Osservatorio Astronomico di Roma, Itálie), Francesca Rizzo (Cosmic Dawn Center, Dánsko; Niels Bohr Institute, Dánsko)
Astronomická observatoř ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) je mezinárodním partnerským projektem organizací ESO, NSF (US National Science Foundation) a NINS (National Institutes of Natural Sciences) v Japonsku ve spolupráci s Chilskou republikou. ALMA je za členské státy financována ESO, NSF ve spolupráci s NRC (National Research Council of Canada) a NSC (National Science Council of Taiwan), NSTC (National Science and Technology Council, Taiwan), NINS ve spolupráci s AS (Academia Sinica) na Taiwanu a KASI (Korea Astronomy and Space Science Institute) v Koreji. Výstavba a provoz observatoře ALMA jsou ze strany Evropy řízeny ESO, ze strany Severní Ameriky NRAO (National Radio Astronomy Observatory), která je řízena AUI (Associated Universities, Inc.), a za východní Asii NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan). Spojená observatoř ALMA (JAO, Joint ALMA Observatory) poskytuje jednotné vedení a řízení stavby, testování a provoz teleskopu ALMA.
Evropská jižní observatoř (ESO) umožňuje vědcům z celého světa objevovat tajemství vesmíru ku prospěchu všech. Navrhujeme, stavíme a provozujeme pozemní observatoře světové úrovně, které astronomové využívají k řešení vzrušujících otázek a šíření fascinace astronomií. Podporujeme mezinárodní spolupráci v astronomii. ESO byla založena jako mezivládní organizace v roce 1962 a dnes ji tvoří 16 členských států – Belgie, Česko, Dánsko, Finsko, Francie, Irsko, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie – a dvojice strategických partnerů – Chile, která hostí všechny observatoře ESO, a Austrálie. Ústředí ESO, návštěvnické centrum a planetárium ESO Supernova se nachází v blízkosti Mnichova v Německu, zatímco chilská poušť Atacama, úžasné místo s jedinečnými podmínkami pro pozorování oblohy, hostí naše dalekohledy. ESO provozuje tři observatoře: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na hoře Paranal jsou to dalekohled VLT (Very Large Telescope) a interferometr VLTI (Very Large Telescope Interferometer), stejně jako dva přehlídkové teleskopy – VISTA pracující v infračervené oblasti a VST (VLT Survey Telescope) pro viditelné světlo. Na Observatoři Paranal bude ESO také hostit a provozovat pole teleskopů CTAS (Cherenkov Telesope Array South) pro detekci Čerenkovova záření v atmosféře - největší a nejcitlivější observatoř gama záření na světě. Společně s mezinárodními partnery provozuje ESO teleskopy pro milimetrovou a submilimetrovou oblast APEX a ALMA pracující na planině Chajnantor. Na hoře Cerro Armazones poblíž Paranalu stavíme nový dalekohled ELT (Extrémně velký dalekohled, Extremly Large Telescope) s primárním zrcadlem o průměru 39 m, který se stane „největším okem lidstva hledícím do vesmíru“. Z našich kanceláří v Santiagu řídíme naši činnost v Chile a spolupráci s místními partnery a veřejností.
Odkazy
- vědecký článek
- snímky dadioteleskopu ALMA
- více o dalekohledu ESO/ELT (Extremely Large Telescope)
- pro novináře: tiskové zprávy pod embargem ve vašem jazyce (REGISTRACE)
- pro vědce: váš článek v tiskové zprávě ESO
Kontakty
Luca Di Mascolo
University of Trieste
Trieste, Italy
Email: luca.dimascolo@units.it
Tony Mroczkowski
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6174
Email: tony.mroczkowski@eso.org
Alexandro Saro
University of Trieste
Trieste, Italy
Email: asaro@units.it
Juan Carlos Muñoz Mateos
ESO Media Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6176
Email: press@eso.org
Anežka Srbljanović (press contact Česko)
ESO Science Outreach Network
a Astronomical Institute of Czech Academy of Sciences
Tel.: +420 323 620 116
Email: eson-czech@eso.org
O zprávě
Tiskové zpráva č.: | eso2304cs |
Jméno: | Spiderweb Galaxy |
Typ: | Early Universe : Cosmology : Morphology : Large-Scale Structure |
Facility: | Atacama Large Millimeter/submillimeter Array |
Science data: | 2023Natur.615..809D |
Our use of Cookies
We use cookies that are essential for accessing our websites and using our services. We also use cookies to analyse, measure and improve our websites’ performance, to enable content sharing via social media and to display media content hosted on third-party platforms.
ESO Cookies Policy
The European Organisation for Astronomical Research in the Southern Hemisphere (ESO) is the pre-eminent intergovernmental science and technology organisation in astronomy. It carries out an ambitious programme focused on the design, construction and operation of powerful ground-based observing facilities for astronomy.
This Cookies Policy is intended to provide clarity by outlining the cookies used on the ESO public websites, their functions, the options you have for controlling them, and the ways you can contact us for additional details.
What are cookies?
Cookies are small pieces of data stored on your device by websites you visit. They serve various purposes, such as remembering login credentials and preferences and enhance your browsing experience.
Categories of cookies we use
Essential cookies (always active): These cookies are strictly necessary for the proper functioning of our website. Without these cookies, the website cannot operate correctly, and certain services, such as logging in or accessing secure areas, may not be available; because they are essential for the website’s operation, they cannot be disabled.
Functional Cookies: These cookies enhance your browsing experience by enabling additional features and personalization, such as remembering your preferences and settings. While not strictly necessary for the website to function, they improve usability and convenience; these cookies are only placed if you provide your consent.
Analytics cookies: These cookies collect information about how visitors interact with our website, such as which pages are visited most often and how users navigate the site. This data helps us improve website performance, optimize content, and enhance the user experience; these cookies are only placed if you provide your consent. We use the following analytics cookies.
Matomo Cookies:
This website uses Matomo (formerly Piwik), an open source software which enables the statistical analysis of website visits. Matomo uses cookies (text files) which are saved on your computer and which allow us to analyze how you use our website. The website user information generated by the cookies will only be saved on the servers of our IT Department. We use this information to analyze www.eso.org visits and to prepare reports on website activities. These data will not be disclosed to third parties.
On behalf of ESO, Matomo will use this information for the purpose of evaluating your use of the website, compiling reports on website activity and providing other services relating to website activity and internet usage.
Matomo cookies settings:
Additional Third-party cookies on ESO websites: some of our pages display content from external providers, e.g. YouTube.
Such third-party services are outside of ESO control and may, at any time, change their terms of service, use of cookies, etc.
YouTube: Some videos on the ESO website are embedded from ESO’s official YouTube channel. We have enabled YouTube’s privacy-enhanced mode, meaning that no cookies are set unless the user actively clicks on the video to play it. Additionally, in this mode, YouTube does not store any personally identifiable cookie data for embedded video playbacks. For more details, please refer to YouTube’s embedding videos information page.
Cookies can also be classified based on the following elements.
Regarding the domain, there are:
- First-party cookies, set by the website you are currently visiting. They are stored by the same domain that you are browsing and are used to enhance your experience on that site;
- Third-party cookies, set by a domain other than the one you are currently visiting.
As for their duration, cookies can be:
- Browser-session cookies, which are deleted when the user closes the browser;
- Stored cookies, which stay on the user's device for a predetermined period of time.
How to manage cookies
Cookie settings: You can modify your cookie choices for the ESO webpages at any time by clicking on the link Cookie settings at the bottom of any page.
In your browser: If you wish to delete cookies or instruct your browser to delete or block cookies by default, please visit the help pages of your browser:
Please be aware that if you delete or decline cookies, certain functionalities of our website may be not be available and your browsing experience may be affected.
You can set most browsers to prevent any cookies being placed on your device, but you may then have to manually adjust some preferences every time you visit a site/page. And some services and functionalities may not work properly at all (e.g. profile logging-in, shop check out).
Updates to the ESO Cookies Policy
The ESO Cookies Policy may be subject to future updates, which will be made available on this page.
Additional information
For any queries related to cookies, please contact: pdprATesoDOTorg.
As ESO public webpages are managed by our Department of Communication, your questions will be dealt with the support of the said Department.