Astronomowie odkryli nieoczekiwanie gorący gaz w odległej, tworzącej się gromadzie galaktyk zaledwie 1,4 miliarda lat po Wielkim Wybuchu. Odkrycie to, dokonane za pomocą Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), podważa istniejące modele powstawania i ewolucji gromad galaktyk we wczesnym Wszechświecie. Protogromada, oznaczona jako SPT2349-56, znajduje się w odległości około 12,4 miliarda lat świetlnych, co oznacza, że widzimy ją taką, jaką była, gdy Kosmos miał zaledwie jedną dziesiątą obecnego wieku.
Nieoczekiwany upał
Obserwacje ujawniają niezwykle gorącą atmosferę otaczającą jądro gromady, która zawiera kilka aktywnie pochłaniających supermasywne czarne dziury i ponad 30 galaktyk doświadczających intensywnego powstawania gwiazd. Galaktyki te wytwarzają gwiazdy z szybkością do 1000 razy większą niż nasza Droga Mleczna, a wszystko to w przestrzeni tylko trzykrotnie większej.
„Nie spodziewaliśmy się zobaczyć tak gorącej atmosfery gromady na tak wczesnym etapie historii kosmosu” – wyjaśnia Dazhi Zhou, absolwent Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej. Wcześniej naukowcy zakładali, że wczesne gromady galaktyk były zbyt młode, aby w pełni wykształciły się gorące i stabilne atmosfery.
Efekt termiczny Sunyaeva-Zeldovicha
Przełom nastąpił dzięki zastosowaniu termicznego efektu Sunyaeva-Zeldovicha (tSZ), techniki wykrywającej słaby cień rzucany przez gorące elektrony w gromadach galaktyk na poświatę Wielkiego Wybuchu – kosmiczne mikrofalowe tło. Ta pośrednia metoda umożliwiła astronomom mapowanie gorącego gazu bez konieczności obserwacji światła emitowanego bezpośrednio przez niego.
Implikacje dla tworzenia klastrów
Odkrycie sugeruje, że masywne gromady mogą tworzyć się szybciej i gwałtowniej niż wcześniej sądzono, a potężne emisje z supermasywnych czarnych dziur wstrzykują ogromną energię do otaczającego gazu. Badanie sugeruje, że te procesy energetyczne w połączeniu z intensywną aktywnością gwiazd mogą szybko przegrzać gaz wewnątrz gromady w młodych gromadach.
To przegrzanie jest prawdopodobnie krytycznym krokiem w transformacji tych wczesnych, chłodnych gromad w obserwowane obecnie rozległe, gorące struktury. Być może konieczne będzie zweryfikowanie istniejących modeli ewolucji galaktyk i gromad, aby uwzględnić ten przyspieszony proces nagrzewania.
Nowe laboratorium kosmicznej ewolucji
SPT2349-56 stanowi wyjątkową okazję do badania najwcześniejszych etapów powstawania klastrów. Współistnienie szybkiego powstawania gwiazd, energetycznych czarnych dziur i przegrzanej atmosfery w tak młodej, zwartej gromadzie jest bezprecedensowe.
„SPT2349-56 to bardzo dziwne i ekscytujące laboratorium” – podkreśla Zhou. „Istnieje ogromna luka obserwacyjna pomiędzy tym burzliwym wczesnym etapem a spokojniejszymi gromadami, które widzimy później”. Mapowanie ewolucji tych atmosfer w czasie będzie kluczowym obszarem przyszłych badań.
Wyniki, opublikowane w czasopiśmie Nature 5 stycznia 2026 r. (doi: 10.1038/s41586-025-09901-3), poszerzają granice tego, co astronomowie mogą badać we wczesnym Wszechświecie i otwierają nowe pytania dotyczące interakcji między supermasywnymi czarnymi dziurami, powstawaniem galaktyk i ewolucją struktur kosmicznych. Najwcześniejsze w historii bezpośrednie wykrycie gorącego gazu gromadowego zmusza naukowców do ponownego przemyślenia sekwencji i tempa ewolucji gromad galaktyk.
