Ett galaxkluster som ligger cirka 10,2 miljarder ljusår från jorden har upptäckts genom att kombinera data från NASA: s Chandra röntgenobservatorium med optiska och infraröda teleskoper. Klustret, JKCS041, är den mest avlägsna galaxklyngen som ännu har observerats, och vi ser det som när universum bara var ungefär en fjärdedel av sin nuvarande ålder. Klusterets avstånd slår den tidigare rekordhållaren med cirka en miljard ljusår.
Galaxklyngar är de största gravitationellt bundna föremålen i universum. Att hitta en så stor struktur i denna mycket tidiga epok kan avslöja viktig information om hur universum utvecklats i detta avgörande skede.
JKCS041 är på randen när forskare tror att galaxkluster kan existera i det tidiga universum baserat på hur lång tid det bör ta för dem att monteras. Att studera dess egenskaper - som komposition, massa och temperatur - kommer därför att avslöja mer om hur universum tog form.
"Detta objekt ligger nära den avståndsgräns som förväntas för en galaxklynge," sade Stefano Andreon från National Institute for Astrophysics (INAF) i Milan, Italien. "Vi tror inte att tyngdkraften kan fungera tillräckligt snabbt för att göra galaxkluster mycket tidigare."
JKCS041 upptäcktes ursprungligen 2006 i en undersökning från Storbritanniens infraröda teleskop (UKIRT). Avståndet till klustret bestämdes sedan från optiska och infraröda observationer från UKIRT, Kanada-Frankrike-Hawaii-teleskopet på Hawaii och NASA: s Spitzer Space Telescope. Infraröda observationer är viktiga eftersom det optiska ljuset från galaxerna på stora avstånd flyttas till infraröda våglängder på grund av universums expansion.
Chandra-uppgifterna var det sista - men avgörande - beviset eftersom de visade att JKCS041 verkligen var ett äkta galaxkluster. Den utvidgade röntgenstrålningen som Chandra ser av visar att het gas har upptäckts mellan galaxerna, som förväntat för ett verkligt galaxkluster snarare än ett som har fångats i formen.
Utan röntgenobservationerna förblev också möjligheten att detta objekt kunde ha varit en blandning av olika grupper av galaxer längs siktlinjen, eller en glödtråd, en lång ström av galaxer och gas, sett framifrån. Massan och temperaturen på den upptäckta heta gasen uppskattad från Chandra-observationerna utesluter båda dessa alternativ.
Röntgensemissionens omfattning och form, tillsammans med bristen på en central radiokälla, argumenterar mot möjligheten att röntgenemissionen orsakas av spridning av kosmiskt mikrovågsbakgrundsbelysning av partiklar som avger radiovågor.
Det är ännu inte möjligt att testa kosmologiska modeller med detektering av bara ett extremt avlägset galaxklynge, men sökningar pågår för att hitta andra galaxkluster på extrema avstånd.
"Denna upptäckt är spännande eftersom det är som att hitta en Tyrannosaurus Rex-fossil som är mycket äldre än någon annan känd," sa medförfattaren Ben Maughan, från University of Bristol i Storbritannien. ”En fossil kanske bara passar in i vår förståelse av dinosaurier, men om du hittade många fler, skulle du behöva börja ompröva hur dinosaurier utvecklades. Detsamma gäller för galaxkluster och vår förståelse av kosmologi. ”
Den tidigare rekordhållaren för ett galaxklynge var 9,2 miljarder ljusår bort, XMMXCS J2215.9-1738, upptäckt av ESAs XMM-Newton 2006. Detta bröt den tidigare distansrekorden med bara cirka 0,1 miljarder ljusår, medan JKCS041 överträffar XMMXCS J2215 .9 ungefär tio gånger så.
"Det som är spännande med denna upptäckt är astrofysiken som kan göras med detaljerade uppföljningsstudier," sade Andreon.
Bland frågorna som forskarna hoppas ta upp genom att studera ytterligare JKCS041 är: Hur är uppbyggnaden av element (som järn) som i ett så ungt objekt? Finns det tecken på att klustret fortfarande bildas? Förhåller sig temperaturen och röntgenljusstyrkan för ett så avlägset kluster till dess massa på samma enkla sätt som de gör för närliggande kluster?
Källa: EurekAlert
