COSMOS-z3.1-A ukazuje, jak se rodily největší struktury vesmíru

COSMOS-z3.1-A je mimořádně hmotné proto-superkupení galaxií — tedy struktura, která se stále skládá a v budoucnu má dát vzniknout systému kup galaxií. Astronomové ji pozorují při červeném posuvu 3,1, v epoše, kdy byl vesmír starý přibližně 2,1 miliardy let. Jde o nejvzdálenější známý předek galaktického superkupy a o vzácný pohled na ranou výstavbu největších struktur ve vesmíru. 15

Asi 5 000 Mléčných drah a možná budoucnost nad Kupou ve Vlasech Bereniky

Odhadovaná hmotnost COSMOS-z3.1-A je zhruba 5 000krát vyšší než hmotnost Mléčné dráhy. Modelování a odhady hmotnosti jejího budoucího potomka z hustoty prostředí ukazují, že by se do dnešní doby mohla vyvinout ve strukturální systém hmotnější než Kupa ve Vlasech Bereniky (Coma Cluster), jedna z největších známých kup galaxií v blízkém vesmíru. 2510

To však není přímé změření její budoucí hmotnosti. Jde o výsledek závislý na modelech růstu struktur a na odhadech z dnešních pozorovaných vlastností této oblasti.

Spíš staveeniště než hotová kupa

COSMOS-z3.1-A není jediná klidná, zformovaná a přibližně kulovitá kupa. Tvoří ji několik hustých, nepravidelně rozmístěných jader proto-kup, rozložených v oblasti přibližně 90 × 70 × 60 komovních megaparseků. Na tato jádra navazují vláknité struktury, které do nich přivádějí další hmotu a galaxie. 1

Právě tato podoba odpovídá obrazu kosmické sítě: hmota ve vesmíru netvoří rovnoměrnou mlhu, ale síť vláken a uzlů. COSMOS-z3.1-A leží v mimořádně hustém uzlu, kde se taková vlákna protínají, a proto patří k velmi vzácným objektům pro tak rané období vesmíru. 1

Jak astronomové vytvořili její trojrozměrnou mapu

Prvním krokem bylo vyhledání velkých koncentrací galaxií vyzařujících Lymanovo alfa záření. Průzkum ODIN k tomu využil úzkopásmové snímkování, zejména kameru DECam. Následovala spektroskopická měření: data z DESI pokryla rozsáhlé oblasti a cílená pozorování přístroji GMOS na Gemini South a DEIMOS na Kecku II potvrdila vzdálenosti jednotlivých galaxií. 1

Díky spektrům mohli vědci odlišit skutečné prostorové nahromadění galaxií od pouhého překrytí objektů na obloze. Získali tak trojrozměrnou mapu, v níž jsou patrná hustá jádra i vlákna, která je spojují.

Důkaz růstu „zdola nahoru“

Standardní kosmologický model předpokládá hierarchický růst: nejprve vznikají malé haly temné hmoty a malé skupiny galaxií, které se následně slučují a nabalují další materiál podél vláken kosmické sítě. Teprve z tohoto procesu postupně vznikají kupy a superkupy galaxií. 110

COSMOS-z3.1-A zachycuje právě takové mezistádium. Obsahuje několik samostatných proto-kup, které ještě nesplynuly v jeden vyzrálý celek, ale už jsou zasazeny do husté sítě přísunu hmoty.

Souvisí to s překvapivě hmotnými ranými galaxiemi z JWST?

Jen nepřímo. Samostatný výsledek z vesmírného dalekohledu Jamese Webba (JWST) se týká hvězdného obsahu jednotlivých hmotných galaxií v raném vesmíru, nikoli velkorozměrové struktury, v níž se nacházejí. Spektra malého vzorku naznačují, že některé takové galaxie mohly mít nečekaně mnoho slabých hvězd s nízkou hmotností — tedy hvězdnou populaci posunutou směrem k menším hvězdám. To by mohlo zvýšit odhad jejich hvězdné hmotnosti přibližně troj- až čtyřnásobně. 4913

COSMOS-z3.1-A nabízí možné prostředí, které rychlému sestavování galaxií nahrává: mimořádně husté uzly zásobované vlákny kosmické sítě. Samo o sobě ale neřeší otázku, proč by galaxie tak brzy po velkém třesku vytvářely hvězdy s takovým rozložením hmotností a s tak vysokou účinností.

Co bude následovat

Přehlídka LSST observatoře Vera C. Rubin bude pořizovat hluboké, širokoúhlé a opakované snímky oblohy ve více barvách. Měla by výrazně rozšířit počet kandidátů na vzdálené husté oblasti a umožnit systematičtější mapování proto-kup i jejich okolí. K přesnému určení poloh v trojrozměrném prostoru a k rekonstrukci vývoje těchto struktur však budou nadále nezbytná spektroskopická pozorování. Observatoř Rubin již zahájila provoz LSST. 13