Liksom en plats från Star Wars är detta galaxkluster långt, långt borta och har sitt ursprung för en lång, lång tid sedan. Det är en enorm 9,6 miljarder ljusår bort, och röntgen- och infraröda observationer visar att klustret huvudsakligen är gamla, massiva galaxer. Detta betyder att galaxerna bildades när universum fortfarande var mycket unga, så att hitta detta kluster och att kunna se det ger ny information inte bara om tidig galaxutveckling utan också om universumets historia som helhet.
Ett internationellt team av astronomer från Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, University of Tokyo och Kyoto University upptäckte detta kluster med hjälp av Subaru-teleskopet tillsammans med XMM-Newton rymdobservatorium för att titta i olika våglängder.
Med hjälp av Multi-Object Infrared Camera and Spectrometer (MOIRCS) på Subaru-teleskopet kunde teamet titta i nära-infraröda våglängder, där galaxerna är mest lysande.
”MOIRCS-instrumentet har en extremt kraftfull förmåga att mäta avstånd till galaxer. Det var detta som gjorde vår utmanande observation möjlig, säger Masayuki Tanaka från universitetet i Tokyo. "Även om vi bara bekräftade flera massiva galaxer på det avståndet, finns det övertygande bevis för att klustret är ett verkligt gravitationsbundet kluster."
Liksom en konturkarta indikerar pilarna i bilden ovan galaxer som troligen är belägna på samma avstånd, grupperade runt bildens mitt. Konturerna indikerar röntgenemissionen från klustret. Galaxier med bekräftade avståndsmätningar på 9,6 miljarder ljusår cirklas. Kombinationen av röntgendetektering och insamlingen av massiva galaxer bevisar entydigt ett verkligt, gravitationsbundet kluster.
Att de enskilda galaxerna verkligen hålls samman av tyngdkraften bekräftas av observationer i en mycket annan våglängdsregim: Ämnet mellan galaxerna i kluster upphettas till extrema temperaturer och avger ljus med mycket kortare våglängder än synligt för det mänskliga ögat. Teamet använde därför XMM-Newton rymdobservatorium för att leta efter denna strålning i röntgenstrålar.
"Trots svårigheterna med att samla röntgenfotoner med en liten effektiv teleskopstorlek som liknar storleken på ett teleskop i trädgården, upptäckte vi en tydlig signatur av varm gas i klustret," säger Alexis Finoguenov från Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics.
Kombinationen av dessa olika observationer i vad som är osynliga våglängder för det mänskliga ögat ledde till den banbrytande upptäckten av galaxklyngen på ett avstånd av 9,6 miljarder ljusår - cirka 400 miljoner ljusår längre fram i det förflutna än det tidigare mest avlägsna klustret.
En analys av de uppgifter som samlats in om de enskilda galaxerna visar att klustret redan innehåller ett överflöd av massiva utvecklade galaxer som bildades ungefär två miljarder år tidigare. Eftersom de dynamiska processerna för åldrandet av galaxen är långsamma, kräver närvaron av dessa galaxer klustermonteringen genom sammanslagning av massiva galaxgrupper, var och en närar sin dominerande galax. Klustret är därför ett idealiskt laboratorium för att studera utvecklingen av galaxer, då universum bara var ungefär en tredjedel av sin nuvarande ålder.
Eftersom avlägsna galaxkluster är också viktiga spårare av storskaliga strukturer och primordiala täthetsfluktuationer i universum, kommer liknande observationer i framtiden att leda till viktig information för kosmologer. De hittills erhållna resultaten visar att nuvarande infraröda anläggningar kan ge en detaljerad analys av avlägsna galaxpopulationer och att kombinationen med röntgendata är ett kraftfullt nytt verktyg. Därför fortsätter teamet sökandet efter mer avlägsna kluster.
Källa: Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics
