Komunikat prasowy

Astronomowie świadkami narodzin bardzo odległej gromady galaktyk z wczesnego Wszechświata

29 marca 2023

Korzystając z Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), w której ESO jest partnerem, astronomowie odkryli wielki rezerwuar gorącego gazu w nadal powstającej gromadzie galaktyk wokół Galaktyki Sieci Pajęczej (Spiderweb). To najodleglejsza jak dotąd detekcja tak gorącego gazu. Gromady galaktyk to jednej z największych znanych obiektów we Wszechświecie, a wyniki opublikowane dzisiaj w „Nature” pokazują jak wcześnie takie struktury zaczęły powstawać.

Gromady galaktyk, tak jak nazwa sugeruje, zawierają dużą liczbę galaktyk – czasami nawet tysiące. Mogą także obejmować olbrzymi gazowy „ośrodek wewnątrzgromadowy” (ang. intracluster medium, w skrócie ICM), który przenika przestrzeń pomiędzy galaktykami w gromadzie. W rzeczywistości ten gaz znacząco przewyższa masą same galaktyki. Rozumiemy już sporo fizyki gromad galaktyk, jednak obserwacje najwcześniejszych etapów powstawania ICM są nadal rzadkie.

Wcześniej ICM był badany jedynie w pełni uformowanych, pobliskich gromadach galaktyk. Wykrycie ICM w odległej protogromadzie – czyli ciągle będącej w stadium formowania się – pozwoli astronomom na sprawdzenie takich gromad we wczesnych stadiach ich ewolucji. Zespół, którym kieruje Luca Di Mascolo, pierwszy autor badań, pracujący na University of Trieste we Włoszech, postanowił wykryć ICM w protogromadzie z wczesnego Wszechświata.

Gromady galaktyk są tak masywne, że gromadzą gaz, który rozgrzewa się i spada w kierunku gromady. „Symulacje kosmologiczne od ponad dekady przewidywały występowanie gorącego gazu w protogromadach, ale brakowało obserwacyjnego potwierdzenia” wyjaśnia Elena Rasia, badaczka z Italian National Institute for Astrophysics (INAF) w Trieste (Włochy), współautorka badań. „Dążenie do takiego kluczowego potwierdzenia obserwacyjnego doprowadziło nas do starannego wybrania jednej z najbardziej obiecujących kandydatek na protogromadę.” Była to protogromada o nazwie Spiderweb (Sieć Pajęcza), znajdująca się w epoce, w której Wszechświat miał zaledwie 3 miliardy lat. Pomimo, iż to najbardziej intensywnie badana protogromada, istnienie ośrodka ICM pozostawało niepotwierdzone. Znalezienie wielkiego rezerwuaru gazu w protogromadzie Spiderweb oznaczałoby, że ten system nie rozproszy się, a jest na drodze stania się właściwą, długowieczną gromadą galaktyk.

Zespół badawczy Di Mascolo wykrył ICM w protogromadzie Spiderweb przy pomocy tzw. termicznego efektu Suniajewa-Zeldowicza. Efekt ten występuje, gdy światło od kosmicznego promieniowania tła – promieniowanie reliktowe od Wielkiego Wybuchu – przechodzi przez ICM. Gdy światło oddziałuje z szybko poruszającymi się elektronami w gorącym gazie, uzyskuje nieco energii i jego barwa (czyli długość fali) nieco się zmienia. „Na właściwych długościach fali efekt Suniajewa-Zeldowicza ujawnia się jako efekt cienia gromady galaktyk na kosmicznym mikrofalowym promieniowaniu tła” tłumaczy Di Mascolo. 

Mierząc te cienie astronomowie mogą wywnioskować istnienie gorącego gazu, oszacować jego masę i wykonać mapę kształtu. „Dzięki niezrównanej rozdzielczości i czułości, ALMA jest jedynym urządzeniem zdolnym obecnie do wykonywania tego typu pomiarów dla odległych poprzedniczek masywnych gromad” wskazuje Di Mascolo.

Badacze ustalili, że protogromada Spiderweb zawiera olbrzymi rezerwuar gorącego gazu o temperaturze kilkudziesięciu milionów stopni Celsjusza. Wcześniej w tej gromadzie wykryto zimny gaz, ale masa gorącego gazu przewyższa go tysiące razy. Wyniki pokazują, że protogromada Spiderweb faktycznie może przekształcić się w masywną gromadę galaktyk w ciągu około 10 miliardów lat, zwiększając masę co najmniej o czynnik dziesięć.

Tony Mroczkowski, współautor publikacji, naukowiec z ESO, wskazuje, że „system ten wykazuje gigantyczne kontrasty. Wraz z ewolucją systemu, gorący termiczny składnik zniszczy większość zimnego składnika, a my jesteśmy świadkami delikatnego przejścia.” Podsumowuje, iż “dostarcza to obserwacyjnego potwierdzenia istniejących od dawna przewidywań teoretycznych na temat powstawania największych związanych grawitacyjnie obiektów we Wszechświecie.”

Uzyskane wyniki pomogą w położeniu podwalin pod synergie pomiędzy ALMA, a nadchodącym Ekstremalnie Wielkim Teleskopem (ELT), który „zrewolucjonizuje badania struktur takich, jak Spiderweb,” jak wskazuje Mario Nonino, współautor badań, naukowiec z Astronomical Observatory of Trieste. ELT i jego najnowocześniejsze instrumenty, takie jak HARMONI i MICADO, będą w stanie zerknąć na protogromady i szczegółowo opowiedzieć nam o galaktykach w nich zawartych. Razem z możliwościami ALMA w śledzeniu powstawania ICM, dostarczy to kluczowego spojrzenia na tworzenie się jednych z największych struktur we wczesnym Wszechświecie.

Więcej informacji

Wyniki badań zaprezentowano w artykule pt. „Forming intracluster gas in a galaxy protocluster at a redshift of 2.16”, który ukaże się w Nature (doi: 10.1038/s41586-023-05761-x)

Skład zespołu badawczego: Luca Di Mascolo (Astronomy Unit, University of Trieste, Włochy [UT]; INAF – Osservatorio Astrofisico di Trieste, Włochy [INAF Trieste]; IFPU – Institute for Fundamental Physics of the Universe, Włochy [IFPU]), Alexandro Saro (UT; INAF Trieste; IFPU; INFN – Sezione di Trieste, Włochy [INFN]), Tony Mroczkowski (European Southern Observatory, Niemcy [ESO]), Stefano Borgani (UT; INAF Trieste; IFPU; INFN), Eugene Churazov (Max-Planck-Institute für Astrophysik, Germany; Space Research Institute, Rosja), Elena Rasia (INAF Trieste; IFPU), Paolo Tozzi (INAF – Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Włochy), Helmut Dannerbauer (Instituto de Astrofísica de Canarias, Spain; Universidad de La Laguna, Spain), Kaustuv Basu (Argel ander Institute for Astronomy, University of Bonn, Niemcy), Christopher L. Carilli (National Radio Astronomy Observatory, USA), Michele Ginolfi (ESO; Dipartimento di Fisica e Astronomia, University of Florence, Włochy), George Miley (Leiden Observatory, Leiden University, Netherlands), Mario Nonino (UT), Maurilio Pannella (UT; INAF Trieste; IFPU), Laura Pentericci (INAF – Osservatorio Astronomico di Roma, Italy), Francesca Rizzo (Cosmic Dawn Center, Dania; Niels Bohr Institute, Dania).

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) jest międzynarodowym kompleksem badawczym w ramach partnerstwa pomiędzy ESO, U.S. National Science Foundation (NSF) oraz National Institutes of Natural Sciences (NINS) of Japan, we współpracy z Chile. ALMA jest finansowana przez ESO w imieniu Krajów Członkowskich, przez NSF we współpracy z National Research Council of Canada (NRC) i National Science Council of Taiwan (NSC) oraz przez NINS we współpracy z Academia Sinica (AS) na Tajwanie i Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). Budowa i zarządzanie ALMA są kierowane przez ESO w imieniu Krajów Członkowskich, przez National Radio Astronomy Observatory (NRAO), zarządzane przez Associated Universities, Inc. (AUI), w imieniu Ameryki Północnej oraz przez National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) w imieniu Azji Wschodniej. Joint ALMA Observatory (JAO) umożliwia zunifikowane kierowanie i zarządzanie budową, testowaniem i działaniem ALMA.

Linki

Kontakt

Luca Di Mascolo
University of Trieste
Trieste, Italy
E-mail: luca.dimascolo@units.it

Tony Mroczkowski
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6174
E-mail: tony.mroczkowski@eso.org

Alexandro Saro
University of Trieste
Trieste, Italy
E-mail: asaro@units.it

Juan Carlos Muñoz Mateos
ESO Media Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6176
E-mail: press@eso.org

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych

Jest to tłumaczenie Komunikatu prasowego ESO eso2304

O komunikacie

Komunikat nr:eso2304pl
Nazwa:Spiderweb Galaxy
Typ:Early Universe : Cosmology : Morphology : Large-Scale Structure
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Science data:2023Natur.615..809D

Zdjęcia

Efekt Suniajewa-Zeldowicza w protogromadzie Spiderweb
Efekt Suniajewa-Zeldowicza w protogromadzie Spiderweb
This image shows several galaxies distributed over a black background. In the centre of the image is a larger concentration of galaxies. The galaxies have colours that range from blue, orange-red, yellow and white.
The Spiderweb protocluster
Po angielsku
Wide-field image of the Spiderweb galaxy (ground-based image)
Wide-field image of the Spiderweb galaxy (ground-based image)
Po angielsku

Filmy

Witnessing the Birth of a Distant Cluster of Galaxies (ESOcast Light 259)
Witnessing the Birth of a Distant Cluster of Galaxies (ESOcast Light 259)
Po angielsku
The Sunyaev-Zeldovich effect in the Spiderweb protocluster
The Sunyaev-Zeldovich effect in the Spiderweb protocluster
Po angielsku
Artist’s impression of a protocluster forming in the early Universe
Artist’s impression of a protocluster forming in the early Universe
Po angielsku

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.

You can manage your cookie preferences and find out more by visiting 'Cookie Settings and Policy'.

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.

Cookie ID/Name
Description/Purpose
Provider (1st party or 3rd party)
Browser session cookie or Stored cookie?
Duration
csrftoken
XSRF protection token. We use this cookie to protect against cross-site request forgery attacks.
1st party
Stored
1 year
user_privacy
Your privacy choices. We use this cookie to save your privacy preferences.
1st party
Stored
6 months
_grecaptcha
We use reCAPTCHA to protect our forms against spam and abuse. reCAPTCHA sets a necessary cookie when executed for the purpose of providing its risk analysis. We use www.recaptcha.net instead of www.google.com in order to avoid unnecessary cookies from Google.
3rd party
Stored
6 months

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.

Cookie ID/Name
Description/Purpose
Provider (1st party or 3rd party)
Browser session cookie or Stored cookie?
Duration
Settings
preferred_language
Language settings. We use this cookie to remember your preferred language settings.
1st party
Stored
1 year
ON | OFF
sessionid
ESO Shop. We use this cookie to store your session information on the ESO Shop. This is just an identifier which is used on the server in order to allow you to purchase items in our shop.
1st party
Stored
2 weeks
ON | OFF

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.

ON | OFF

Matomo cookies settings:

Cookie ID/Name
Description/Purpose
Provider (1st party or 3rd party)
Browser session cookie or Stored cookie?
Duration
Settings
_pk_id
Stores a unique visitor ID.
1st party
Stored
13 months
_pk_ses
Session cookie temporarily stores data for the visit.
1st party
Stored
30 minutes
_pk_ref
Stores attribution information (the referrer that brought the visitor to the website).
1st party
Stored
6 months
_pk_testcookie
Temporary cookie to check if a visitor’s browser supports cookies (set in Internet Explorer only).
1st party
Stored
Temporary cookie that expires almost immediately after being set.

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.