천문학자들은 초기 우주에서 아주 먼 은하단의 탄생을 목격합니다.

천문학자들은 ESO가 파트너인 Atacama ALMA(Large Millimeter/submillimeter Array)를 사용하여 거미줄 은하 주변의 아직 형성 중인 은하단에서 뜨거운 가스의 큰 저장고를 발견했습니다. . 은하단은 우주에서 알려진 가장 큰 물체 중 일부이며 이 결과는 오늘 자연이러한 구조가 얼마나 일찍 형성되기 시작하는지 더 자세히 보여줍니다.

은하단은 이름에서 알 수 있듯이 많은 수의 은하를 품고 있습니다. 때로는 수천 개에 이르기도 합니다. 그들은 또한 은하단의 은하들 사이의 공간에 스며드는 거대한 “은하단 내 매체”(ICM) 가스를 포함하고 있습니다. 사실 이 가스는 은하 자체보다 훨씬 더 무겁습니다. 은하단의 많은 물리학은 잘 알려져 있습니다. 그러나 ICM 형성의 초기 단계에 대한 관찰은 거의 남아 있지 않습니다.

이전에 ICM은 완전히 형성된 인근 은하단에서만 연구되었습니다. 멀리 떨어져 있는 원형은하단, 즉 여전히 형성 중인 은하단에서 ICM을 탐지하면 천문학자들은 형성 초기 단계에서 이러한 은하단을 포착할 수 있습니다. 이 연구의 제1저자이자 이탈리아 트리에스테 대학의 연구원인 Luca Di Mascolo가 이끄는 팀은 우주 초기 단계의 프로토클러스터에서 ICM을 탐지하는 데 열심이었습니다.

은하단은 너무 커서 은하단 쪽으로 떨어질 때 가열되는 가스를 함께 모을 수 있습니다. 이탈리아 트리에스테에 있는 이탈리아 국립 천체 물리학 연구소(INAF)의 연구원이자 공동 저자인 엘레나 라시아(Elena Rasia)는 “우주론적 시뮬레이션은 10년 넘게 원형은하단에 뜨거운 가스의 존재를 예측했지만 관측 확인이 누락되었습니다. 연구. “이러한 주요 관측 확인을 추구함으로써 우리는 가장 유망한 후보 프로토클러스터 중 하나를 신중하게 선택하게 되었습니다.” 그것은 우주의 나이가 겨우 30억 년에 불과했던 시대에 위치한 거미줄 프로토클러스터였습니다. 가장 집중적으로 연구된 프로토클러스터임에도 불구하고 ICM의 존재는 파악하기 어려웠습니다. Spiderweb protocluster에서 뜨거운 가스의 큰 저장소를 찾는 것은 시스템이 분산되기보다는 적절하고 오래 지속되는 은하단이 되는 과정에 있음을 나타냅니다.

Di Mascolo의 팀은 열 Sunyaev-Zeldovich(SZ) 효과로 알려진 것을 통해 거미줄 프로토클러스터의 ICM을 감지했습니다. 이 효과는 우주 마이크로파 배경(빅뱅의 유물 복사)에서 나오는 빛이 ICM을 통과할 때 발생합니다. 이 빛이 뜨거운 가스에서 빠르게 움직이는 전자와 상호 작용하면 약간의 에너지를 얻고 색상 또는 파장이 약간 변경됩니다. “올바른 파장에서 SZ 효과는 우주 마이크로파 배경에 은하단의 그림자 효과로 나타납니다.”라고 Di Mascolo는 설명합니다.

우주 마이크로파 배경에서 이러한 그림자를 측정함으로써 천문학자들은 뜨거운 가스의 존재를 추론하고 질량을 추정하며 모양을 매핑할 수 있습니다. Di Mascolo는 “비할 데 없는 해상도와 감도 덕분에 ALMA는 현재 대규모 클러스터의 원거리 선조에 대해 이러한 측정을 수행할 수 있는 유일한 시설입니다.”라고 말했습니다.

그들은 거미줄 프로토클러스터가 섭씨 수천만 도의 온도에서 방대한 양의 뜨거운 가스 저장소를 포함하고 있음을 확인했습니다. 이전에는 이 프로토클러스터에서 차가운 가스가 감지되었지만 이번 새로운 연구에서 발견된 뜨거운 가스의 질량은 수천 배나 더 큽니다. 이 발견은 거미줄 원형은하단이 실제로 약 100억년 안에 거대한 은하단으로 변할 것으로 예상되며 그 질량은 적어도 10배 이상 증가할 것으로 예상됩니다.

이 논문의 공동 저자이자 ESO의 연구원인 Tony Mroczkowski는 “이 시스템은 엄청난 대조를 보입니다. 시스템이 발전함에 따라 뜨거운 열 구성 요소는 차가운 구성 요소의 대부분을 파괴할 것이며 우리는 섬세한 전환을 목격하고 있습니다.”라고 설명합니다. 그는 “이것은 우주에서 가장 큰 중력에 의해 묶인 물체의 형성에 대한 오랜 이론적 예측을 관측적으로 확인시켜 준다”고 결론지었습니다.

이러한 결과는 ALMA와 ESO의 곧 출시될 ELT(Extremely Large Telescope) 간의 시너지 효과를 위한 토대를 마련하는 데 도움이 되며, “거미줄과 같은 구조 연구에 혁명을 일으킬 것”이라고 Astronomical의 연구 공동 저자이자 연구원인 Mario Nonino는 말합니다. 트리에스테 천문대. ELT와 HARMONI 및 MICADO와 같은 최첨단 장비는 프로토클러스터를 들여다보고 그 안에 있는 은하에 대해 매우 자세하게 알려줄 수 있습니다. 형성되는 ICM을 추적하는 ALMA의 기능과 함께 이것은 초기 우주에서 가장 큰 구조 중 일부의 조립에 대한 중요한 일별을 제공할 것입니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/03/230330102341.htm