När vi ser tillbaka på när vårt universum var ungefär hälften så gammalt som det är nu, har astronomer upptäckt den mest massiva galaxhopen som hittills setts på så långt avstånd. Forskarna säger att om vi kunde se det som det ser ut idag skulle det vara ett av de mest massiva galaxhoparna i universum. Klustret, det blygsamma namnet SPT-CL J0546-5345, väger cirka 800 biljoner solar och rymmer hundratals galaxer. 'Denna galaxhop vinner tungviktstiteln,' sa Mark Brodwin, från Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. 'Det här klustret är fullt av 'gamla' galaxer, vilket betyder att det måste komma samman mycket tidigt i universums historia - inom de första två miljarderna åren.'
Med hjälp av det nya sydpolsteleskopet letar Brodwin och hans kollegor efter gigantiska galaxhopar med hjälp av Sunyaev-Zel’dovich-effekten – en liten förvrängning av den kosmiska mikrovågsbakgrunden, ett genomträngande glöd från himlen som blivit över från Big Bang. Sådana förvrängningar skapas när bakgrundsstrålning passerar genom en stor galaxhop.
De hittade tungviktsklustret i några av sina första observationer med det nya teleskopet.
Beläget i den södra stjärnbilden Pictor (Målaren), har klustret en rödförskjutning på z=1,07, vilket sätter det på ett avstånd av cirka 7 miljarder ljusår, vilket betyder att vi ser det som det såg ut för 7 miljarder år sedan, när universum var hälften så gammal som nu och vårt solsystem fanns inte ännu.
Redan vid den unga åldern var klustret nästan lika massivt som det närliggande Coma-klustret. Sedan dess ska den ha vuxit sig ungefär fyra gånger större.
Den här optiska bilden av den nyfunna galaxhopen visar hur svaga och röda dessa galaxer är på grund av deras stora avstånd. Kredit: CTIO Blanco 4-m teleskop/J. Mohr (LMU München)
Sådana galaxkluster kan användas för att studera hur mörk materia och mörk energi påverkade tillväxten av kosmiska strukturer. För länge sedan var universum mindre och mer kompakt, så gravitationen hade ett större inflytande. Det var lättare för galaxhopar att växa, särskilt i områden som redan var tätare än omgivningen.
'Man kan säga att de rika blir rikare, och de täta blir tätare,' sa Harvard-astronomen Robert Kirshner, som kommenterade studien.
När universum expanderade i en accelererande hastighet på grund av mörk energi, blev det mer diffust. Mörk energi dominerar nu över tyngdkraften och kväver bildandet av nya galaxhopar.
Huvudmålet med SPT-undersökningen är att hitta ett stort urval av massiva galaxhopar för att mäta tillståndsekvationen för den mörka energin, som kännetecknar kosmisk inflation och universums accelererade expansion. Ytterligare mål inkluderar att förstå utvecklingen av het gas i galaxhopar, studera utvecklingen av massiva galaxer i kluster och identifiera avlägsna, gravitationslinsförsedda, snabbt stjärnbildande galaxer.
Teamet förväntar sig att hitta många fler gigantiska galaxhopar som lurar i fjärran när South Pole Telescope-undersökningen är klar.
Uppföljningsobservationer på klustret gjordes med hjälp av Infrared Array Camera på Spitzer Space Telescope och Magellan-teleskopen i Chile. En artikel som tillkännager upptäckten har publicerats i Astrophysical Journal.
Teamets papper finns tillgängligt på arXiv.
För mer information om Sydpolsteleskopet, se denna länk.
Källa: Harvard Smithsonian Center for Astrophysics
