Kosmologia lubi porządek, choć w pewnym sensie jest to „absurd”. Kosmosem rządził najpierw chaos, a potem do głosu doszło powolne dojrzewanie struktur. Na końcu dostaliśmy masywne, stabilne gromady galaktyk wypełnione gorącym gazem. Natomiast zespół astronomów kierowany przez kanadyjskich badaczy właśnie znalazł obiekt, który ten porządek mocno wypacza.
Zaledwie 1,4 miliarda lat po Wielkim Wybuchu — gdy Wszechświat był jeszcze „nastolatkiem” i robił wczesne porządki w sobie, cały czas mówiąc sobie pod nosem: „six seven, six seven!” — odkryto gromadę galaktyk z podejrzanie gorącym otoczeniem: jak na to, co mówią modele. Fizycy musieli najpierw sprawdzić, czy instrumenty nie oszalały.
Obiekt nazwany SPT2349-56 znajduje się około 12 miliardów lat świetlnych od Ziemi. Oznacza to, że astronomowie widzą go takim, jakim był bardzo krótko po narodzinach Wszechświata. I tu jest psiak pogrzebany.
Gromada jest młoda, ale masywna. Jej jądro ma średnicę około 500 tysięcy lat świetlnych — porównywalną z halo otaczającym Drogę Mleczną. W ciasnej przestrzeni upchnięto ponad 30 aktywnych galaktyk, które produkują gwiazdy ponad 5 000 razy szybciej niż nasza. I temperatura gazu pomiędzy nimi przekracza wszystko, co powinno być możliwe na tym etapie ewolucji kosmosu.
ALMA i sposób określenia temperatury gazu
Do obserwacji wykorzystano sieć radioteleskopów ALMA w Chile — jedno z najczulszych narzędzi do badania zimnego i gorącego Wszechświata. Najważniejszą rolę odegrał tu tzw. efekt Suniajewa-Zeldowicza.
Czytaj dalej poniżej 
Gorący gaz w gromadzie galaktyk rozprasza promieniowanie mikrofalowe pozostałe po Wielkim Wybuchu. Analizując to zniekształcenie, można wyliczyć energię termiczną gazu międzygalaktycznego, czyli intracluster medium. Wyrafinowany „termometr kosmiczny” pokazał wynik, który nie pasował do podręczników. Owa temperatura okazała się co najmniej pięciokrotnie wyższa, niż przewidują modele dla tak młodej gromady. Tego nie da się zamieść pod dywan.
Czarne dziury jak kosmiczne piece
Skąd ta energia? Grawitacja nie powinna wystarczyć. Według klasycznego scenariusza gromady galaktyk nagrzewają się stopniowo, w miarę zapadania i stabilizacji struktury. SPT2349-56 najwyraźniej ominęła ten etap.
Badacze wskazują na trzy niedawno odkryte supermasywne czarne dziury w centrum gromady. Aktywne jądra galaktyk potrafią pompować ogromne ilości energii w otaczający gaz, ale dotąd sądzono, że ich wpływ staje się dominujący dopiero później. Jeśli to rzeczywiście czarne dziury, to znaczy, że ich rola w formowaniu wielkoskalowych struktur była niedoszacowana.
Kosmiczne niemowlę z nadmiarem energii
SPT2349-56 bywa określana jako „dziecięca” gromada galaktyk. Na dziecko jednak nie wygląda: zachowuje się jak dorosły, który przed 15 minutami odpił „na hejnał” dwa Monsterki i dorzucił do tego jeszcze jedno espresso. Intensywne formowanie gwiazd, aktywne czarne dziury i przegrzana atmosfera występują tu jednocześnie — w bardzo ciasnej przestrzeni. Istny, twórczy szał.
To zmusza kosmologów do niewygodnych pytań. Czy nadmiar energii przyspiesza dojrzewanie gromady, czy raczej je destabilizuje? Ile podobnych obiektów przeoczyliśmy, bo po prostu nie spodziewaliśmy się ich znaleźć? I… jak to wszystko się łączy oraz wzajemnie na siebie wpływa?
Czytaj również: Znaleźliśmy nową czarną dziurę. Jest… naga!
Modele do korekty
Nikt nie mówi o rewolucji polegającej na wyrzuceniu całej kosmologii do śmieci. Co to, to nie. Ale korekta jest nieunikniona. Obserwacja sugeruje, że narodziny gromad galaktyk mogły być znacznie bardziej gwałtowne i chaotyczne, niż zakładały dotąd symulacje. Dla nauki to paradoksalnie dobra wiadomość. Modele, które nie są wystawiane na próbę, szybko zamieniają się w dogmaty, a nauki nie buduje się dogmatami. Religię natomiast tak. A zatem, przepiszemy podręczniki, ale wcale nie będziemy z tego robić wielkiego halo. Po co, skoro nauka i tak jest w tej całej sytuacji „na plus”?