Identificarea acestui roi de galaxii poate confirma o veche teorie. Pe cât poate părea de vastă Calea Lactee, nu este decât un punct de lângă cele mai mari structuri din Univers: roiurile de galaxii - aglomerări de sute de mii de galaxii legate împreună de gravitaţie.
În centrul majorităţii roiurilor de galaxii se găsesc galaxii vechi şi masive, în care doar câteva stele noi sunt născute în fiecare an.
Acum, o echipă multi-instituţională condusă de cercetătorii de la MIT a identificat un roi de galaxii la şapte miliarde de ani-lumină distanţă de cele mai pitice roiuri cunoscute, care produce 740 de noi stele pe an, în galaxia centrală. Roiul de galaxii este printre cele mai masive şi mai luminoase din Univers. În timp ce oamenii de ştiinţă au catalogat în mod oficial roiul sub numele de SPT-CLJ2344-4243, grupul MIT a venit cu o denumire mai informală: roiul Phoenix, numit după constelaţia în care se află.
O galaxie din centrul clusterului Phoenix. Realizare artist
Michael McDonald, un membru al programului Hubble Fellow Hubble din cadrul Institutului de Astrofizică şi Cercetare Spaţială Kavli, MIT, spune că în afară de masa şi luminozitatea sa, roiul Phoenix are o altă calitate excepţională: În timp ce nucleele celor mai multe roiuri de galaxii par roşii, indicând faptul că stelele lor sunt foarte vechi, galaxia din centrul roiului Phoenix este de un albastru luminos - o indicaţie că gazul din jur se răceşte într-un ritm rapid, generând condiţii ideale pentru explozie stelare de proporţii.
"Galaxiile centrale au fost de obicei menţionate că fiind "roşii şi moarte"- doar o grămadă de stele care orbitează o veche şi masivă gaură neagră şi nu este nimic nou care să se întâmple", spune McDonald. "Dar galaxia centrală din acest roi s-a trezit cumva la viaţă şi dă naştere unui număr uriaş de stele noi".
McDonald şi colegii săi au publicat concluziile lor în numărul din luna august al revistei Nature.
În căutarea unui nucleu rece
Noul roi de galaxii poate aşeza o lumină nouă pe o enigmă din astrofizică veche de zeci de ani, numită "problema fluxului de răcire". Gazul din miezul unui roi, aruncat de galaxiile apropiate şi exploziile de supernove, ar trebui să se răcească în mod natural în timp, formând un flux destul de rece pentru a condensa şi forma noi stele. Cu toate acestea, oamenii de ştiinţă nu au fost în măsură să identifice niciun grup de galaxii care, practic, să se răcească conform ratelor prezise.
O explicaţie, spune McDonald, poate fi aceea că procesul natural de răcire al unui roi este oarecum întrerupt. El dă roiul Perseus ca pe un exemplu: gaura neagră din centrul acestui grup emite jeturi de particule care ar putea acţiona pentru reîncălzirea nucleului, împiedicându-l să se răcească complet.
"Ceea ce este interesant la roiul Phoenix este faptul că vedem aproape tot ceea ce a fost prezis cu privire la răcire", spune McDonald. "Ar putea fi faptul că acesta este la începutul evoluţiei, moment în care nu este nimic care ȋl împiedice, astfel încât se răceşte şi devine o explozie de lumină... de fapt, există câteva lucruri în Univers care formează stelele mai rapid decât această galaxie."
Către o imagine de ansamblu...
Roiul Phoenix a fost detectat pentru prima dată în anul 2010 de către cercetători ce au folosit Telescopul de la Polul Sud, un telescop de 10 metri din Antarctica, care scanează porţiuni uriaşe de cer în căutarea de grupuri noi de galaxii. McDonald şi colegii săi au folosit Observatorul spaţial de raze X Chandra pentru a studia grupurile cele mai masive identificate de telescopul de la Polul Sud. Imediat, roiul Phoenix sa remarcat în datele cu privire la razele X, ca fiind cel mai strălucitor roi de galaxii - o constatare care l-a determinat pe McDonald să continue cu mai multe observaţii ale roiurilor, de la telescoape diferite.
Echipa a dobândit în cele din urmă imagini ale roiului Phoenix de la 10 telescoape diferite din spaţiu şi de pe pământ, din jurul lumii. Fiecare telescop a observat roiul la lungimi de undă diferite, luminând diferite caracteristici ale acestuia.
"Gaura neagră centrală este foarte luminoasă, privită cu ajutorul razelor X, dar formarea stelelor este foarte luminoasă în lumina vizibilă şi ultraviolete", spune McDonald. "Deci, este nevoie să se lucreze cu toate aceste telescoape diferite, pentru a se obţine o imagine completă."
Echipa a combinat date de la toate cele 10 telescoape pentru a determina masa şi luminozitatea roiului de galaxii. Pentru a calcula masa, echipa a măsurat prima dată temperatura roiului, care a fost estimată prin observarea lungimii de undă de vârf. McDonald explică faptul că lungimea de undă la care un obiect dezvăluie informaţii despre temperatura sa - aşa că cercetătorii au identificat lungimea de undă de vârf a roiului Phoenix în spectrul de raze X, calculând apoi temperatura.
Pornind de la temperatura roiului, echipa a calculat masa acestuia: cu cât mingea de gaz este mai fierbinte, cu atât îi este mai mare masa totală. Cercetătorii au descoperit faptul că roiul Phoenix este cu uşurinţă printre cele mai masive grupuri din Univers.
Echipa a căutat apoi semne de formare a stelelor, stelele noi sunt deosebit de luminoase în ultraviolet, iar cercetătorii au descoperit că imaginile luate de razele ultraviolete cu roiul, au arătat sute de stele tinere în nucleul său. De asemenea, luminozitatea extremă a roiului a indicat faptul că acesta a fost răcit foarte rapid, cel mai probabil, furnizând combustibil pentru formarea stelelor.
Brian McNamara, un profesor de astrofizică de la Universitatea din Waterloo, spune că marea explozie stelară identificată de echipa de cercetători poate ilustra modul în care galaxiile primordiale cele mai masive s-ar fi putut forma. El adaugă că neobişnuitul comportament al roiului Phoenix ar putea rezulta dintr-un mecanism defect din centrul său.
"Acesta prezintă răcirea şi formarea stelelor în timpul unei perioade în care gaura neagră supermasivă ascunsă în nucleul galaxiei pare să fi adormit la comutator", spune McNamara. "Dar, odată ce gaură neagră se trezeşte şi începe să împingă atmosfera fierbinte deoparte, probabil în jurul a alţi 100 de milioane de ani, ar trebui să se oprească şi să înceapă să se răcească şi să reducă rata de formare a stelelor, într-un proces cu repercusiuni, care este activ în cele mai multe roiuri de galaxii."
McDonald speră să acceseze Telescopul Spaţial Hubble pentru a studia în continuare acest roi masiv de galaxii. "Ai putea vedea aceste filamente albastre fantastice unde stelele se formează din fluxuri de răcire", spune McDonald. "Ar trebui să arate destul de remarcabil, în loc de imaginile noastre terestre care prezintă o pată de lumină albastră."
Cât pentru aparenta răcire anormală a roiului, McDonald presupune că, probabil, fenomenul nu este la fel de excepţional, aşa cum apare.
"Ar putea fi un lucru de sincronizare, unde 1 la sută din timp primeşti această formare viguroasă a unei stele care imediat se răceşte", spune McDonald. "S-ar putea ca fiecare roi pe care îl vedem să treacă prin această fază, dar e aşa de scurtă durata, încât aceasta este singura pe care am găsit-o. Şi am fost în locul potrivit la momentul potrivit".
Traducere de Ana Spătaru, după cool-luminous-galaxy-cluster-identified
