Astrofizikantët zbulojnë flluskën e parë në një zierje ndërgalaktike

Një studim i ri i botuar në The Astrophysical Journal Letters raporton se një ekip studiuesish ndërkombëtarë, të udhëhequr nga Instituti Kavli për Fizikën dhe Matematikën e Universit (Kavli IPMU), kanë zbuluar indikacionet më të hershme të pjesëve të caktuara të universit që ishin ngrohur në temperatura të ngjashme me atë të mediumit të gazit ndërgalaktik, ku aktualisht banojnë shumica e atomeve në univers.

Shumica dërrmuese e të gjithë atomeve në univers, afërsisht 90%, mund të gjenden në gazin ndërgalaktik që mbush hapësirat midis galaktikave të dukshme. Ky medium ndërgalaktik është aktualisht në një gjendje të nxehtë dhe komplekse, me temperatura që variojnë nga 100,000 gradë Celsius deri në mbi 10 milionë gradë Celsius, i referuar nga studiuesit si “Mediumi Ndërgalaktik i Nxehtë i Nxehtë” (WHIM).

Megjithatë, më shumë se 10 miliardë vjet më parë, një kohë kur galaktikat në univers ishin në kulmin e formimit të yjeve të tyre, pjesa më e madhe e mjedisit ndërgalaktik ekzistonte në temperatura relativisht më të ftohta prej më pak se 10,000 gradë Celsius, duke krijuar një fazë më të parashikueshme dhe të qëndrueshme.

Një ekip ndërkombëtar studiuesish i udhëhequr nga studenti i diplomuar i Kavli IPMU, Chenze Dong dhe Asistent Profesor i Projektit Khee-Gan Lee, kanë identifikuar pjesën më të largët të universit të ngrohur deri në temperatura më karakteristike për WHIM-in e sotëm në një kohë kur universi ishte vetëm 3 miliardë vjeç. . Ky rajon është një grumbullim gjigant galaktikash i njohur si ‘COSTCO-I’, një protokluster galaktikash me një masë totale mbi 400 trilion herë më shumë se masa e Diellit, dhe që përfshin disa milionë vite dritë të gjerë, e cila u zbulua gjithashtu nga Lee dhe një ekip studiuesish në Kavli IPMU në 2022.

Megjithëse protoklusterat e galaktikave në universin e largët si ky zbulohen rregullisht, ekipi gjeti diçka të çuditshme kur kontrolloi spektrat ultravjollcë që mbulonin COSTCO-I duke përdorur teleskopin Keck-I me diametër 10.3 metra në W.M. Observatori Keck në Maunakea, Hawai’i.

Zakonisht, masa dhe madhësia e madhe e protoklusterave të galaktikave do të krijonte një hije të madhe kur shihej në një gjatësi vale specifike prej 121.6 nanometrash, e shkaktuar nga përthithja nga hidrogjeni neutral i lidhur me gazin protokluster.

Por asnjë hije absorbimi nuk u gjet në vendndodhjen e COSTCO-I.

“Ne ishim të befasuar me mungesën sepse thithja e hidrogjenit është një nga mënyrat e zakonshme për të kërkuar protoklustera galaktikash dhe protoklusterat e tjerë pranë COSTCO-I tregojnë këtë sinjal absorbimi”, tha Dong.

Mungesa e hidrogjenit neutral që gjurmon protoklusterin tregon se gazi në protokluster duhet të nxehet ndoshta deri në një milion gradë mbi gjendjen e ftohtë të pritur për mjedisin ndërgalaktik në atë kohë në univers.

“Nëse mendojmë për mjedisin e sotëm ndërgalaktik si një zierje gjigante kozmike që zien dhe shkumon, atëherë COSTCO-I është ndoshta flluska e parë në të kaluarën e largët që astronomët kanë vëzhguar gjatë një epoke kur pjesa më e madhe e tenxheres ishte ende e ftohtë. ”, tha Lee.

Vetitë dhe origjina e WHIM mbeten një nga pyetjet më të mëdha në astrofizikë tani, dhe të jesh në gjendje të shikosh një nga vendet e hershme të ngrohjes së WHIM do të ndihmojë në zbulimin e mekanizmave që shkaktuan vlimin e gazit ndërgalaktik në shkuma e sotme. Ka disa mundësi se si mund të ndodhë kjo, por mund të jetë ose nga ngrohja e gazit teksa përplasen me njëri-tjetrin gjatë kolapsit gravitacional, ose avionët radio gjigantë mund të pompojnë energji nga vrimat e zeza supermasive brenda protoklusterit, “tha ai.

“COSTCO-I është madje interesant për sa i përket evolucionit të protoklusterit. Astronomët zakonisht kërkojnë protoklustera në galaktika ose në mjedisin ndërgalaktik për t’i gjetur ato. COSTCO-I, megjithatë, nuk mund të gjendet me ato metoda tradicionale. Sondazhi i ardhshëm i PFS-së do të jetë në gjendje të kërkojë më shumë protoklustera të tillë, si COSTCO-I, dhe të zbulojë evolucionin e tyre,” tha bashkëautori dhe bashkëpunëtor i JSPS Hulumtues jashtë shtetit, Rieko Momose.

Mjeti ndërgalaktik përfaqëson rezervuarin e gazit që ushqen lëndën e parë për galaktikat, dhe gazi i nxehtë sillet ndryshe nga gazi i ftohtë në sa lehtë mund të rrjedhin në galaktika për të formuar yje. Të qenit në gjendje për të studiuar drejtpërdrejt rritjen e WHIM në universin e hershëm do t’u mundësonte astronomëve të krijonin një pamje koherente të formimit të galaktikave dhe ciklit jetësor të gazit që e ushqen atë.

Astronomët e Kavli IPMU janë aktualisht të përfshirë shumë në zhvillimin e një spektrografi të ri të fuqishëm me shumë objekte për teleskopin Subaru 8.2 m në Maunakea, i njohur si spektrografi i fokusit të parë Subaru (PFS). Me Subaru PFS, astronomët do të jenë në gjendje të hartojnë vëllime 40 herë më të mëdha sesa në studimin aktual dhe të studiojnë vetitë e gazit në qindra protoklustera galaktikash.