Astronomi su u obližem skupu galaksija pronašli nešto iznimno rijetko: šest masivnih galaksija koje se istodobno stapaju u jednu supermasivnu galaksiju. Takvi prizori nisu samo spektakularni, nego pokazuju kako u svemiru nastaju neke od najvećih galaksija koje poznajemo.
U središtu skupa galaksija odvija se rijedak sudar
Galaksije se sudaraju i stapaju tijekom golemih vremenskih razdoblja. To u astronomiji nije neobično. Neobično je vidjeti toliko masivnih galaksija uhvaćenih u istom procesu, na istom mjestu i u tako aktivnoj fazi.
U novom znanstvenom radu, skupina astronoma koju vodi Z. L. Wen iz Kineske akademije znanosti opisuje sustav WHY J0501+01. Sam skup nije potpuno novo otkriće. Uočen je još 2018. u velikim pregledima neba, među njima Two Micron All Sky Survey, WISE i SuperCOSMOS.
No tek su novi podaci pokazali što se stvarno krije u njegovu središtu. U snimkama iz DESI Legacy Imaging Surveys istraživači su prepoznali šest galaksija koje se stapaju u jednu središnju divovsku galaksiju. Riječ je o tipu galaksije koji astronomi nazivaju najsjajnijom galaksijom u skupu, odnosno galaksijom koja dominira svojim kozmičkim okruženjem.
Za razlučivanje tog prizora korišteni su teleskopi Mayall, Bok i Blanco u Arizoni i Čileu. Oni su omogućili da se u središtu skupa ne vidi samo jedna velika svijetla mrlja, nego složen sustav više galaksija koje gravitacija polako vuče u zajedničku sudbinu.
Oko galaksija se širi svjetleća magla iščupanih zvijezda
Jedan od najzanimljivijih tragova tog sudara nije sama svjetlost galaksija, nego ono što ostaje između njih.
Podaci DESI-ja otkrili su oko sustava golemo područje međugalaktičke svjetlosti široko oko 310 kiloparseka. Jednostavnije rečeno, riječ je o slabom sjaju zvijezda koje više ne pripadaju jasno nijednoj galaksiji. One su tijekom gravitacijskog kaosa istrgnute iz svojih matičnih galaksija i rasute kroz prostor skupa.
Takva svjetlost vrlo je slaba i teško ju je izdvojiti. Astronomi su morali ukloniti sjaj samih galaksija kako bi vidjeli taj raspršeni trag. Upravo taj blijedi sjaj pokazuje koliko je sudar već promijenio sustav. Zvijezde nisu samo pasivni svjedoci spajanja. Dio njih već je izbačen iz galaktičkih struktura u prostor između galaksija.
Razmjeri su golemi. Pet galaksija u sustavu ima masu veću od 100 milijardi masa Sunca. Šesta je nešto manja, ali i dalje dio istog procesa. Kada se spajanje dovrši, nastala galaksija mogla bi imati masu od oko 1,16 bilijuna masa Sunca.
Prema procjenama istraživača, cijeli proces mogao bi trajati između 800 milijuna i 1,9 milijardi godina. U ljudskim mjerilima to je nezamislivo dugo. U kozmičkoj povijesti, međutim, to je razdoblje dovoljno kratko da astronomi ovakav sustav mogu promatrati kao galaksiju uhvaćenu usred vlastitog nastanka.
Od 52.803 skupa, samo jedan je ovakav
Koliko je WHY J0501+01 izniman, najbolje pokazuje brojka iz samog istraživanja.
Autori rada u podacima DESI-ja pregledali su 52.803 obližnja skupa galaksija. Samo u jednom pronašli su sustav u kojem se istodobno stapa više od četiri galaksije. To je upravo WHY J0501+01.
Ni spajanja četiri galaksije nisu česta. U istom uzorku istraživači navode samo 12 takvih primjera, dok su pronašli 2.233 para galaksija u procesu spajanja. Drugim riječima, sudari dviju galaksija poznat su dio kozmičke dinamike, ali šest masivnih galaksija koje se odjednom skupljaju u jednu pripadaju mnogo rjeđem prizoru.
I sam skup pokazuje da još nije dosegnuo stabilno stanje. Astronomi bi takav sustav opisali kao dinamički nesređen, što ovdje znači da se posljedice sudara još jasno vide u rasporedu galaksija, zvijezda i vrućeg plina. Galaksije se međusobno gravitacijski razvlače i narušavaju, dio zvijezda izbačen je u prostor između njih, a vrući plin oko sustava nosi tragove snažnog sudara.
Dodatnu potvrdu donio je Einstein Probe, odnosno njegov rendgenski teleskop EP-FXT. Rendgenski podaci pokazuju da vrlo vruća plazma oko sustava nije mirna ni pravilno raspoređena, nego je poremećena sudarom galaksija. Istraživači su uočili i rep plazme koji je najvjerojatnije nastao upravo zbog tog burnog spajanja.
Kako nastaje jedna od najvećih galaksija
Ovakvi sustavi važni su zato što astronomima nude rijedak pogled na proces koji se najčešće vidi tek po tragovima koje ostavi iza sebe. Najveće galaksije ne nastaju gotove. One rastu postupno, kroz sudare, spajanja i pripajanje manjih susjeda. U slučaju WHY J0501+01 taj je proces uhvaćen u posebno burnoj fazi.
Znanstvenici upozoravaju da ove rezultate treba promatrati s potrebnim oprezom. Ipak, optička i rendgenska promatranja upućuju na istu osnovnu sliku: u središtu skupa odvija se rijetko višestruko spajanje galaksija, uz tragove zvijezda istrgnutih iz svojih matičnih galaksija i plazme poremećene sudarom.
Najzanimljivije je to što astronomi ovdje ne gledaju ostatak davnog događaja, nego galaksiju koja se još oblikuje. Ono što će jednoga dana biti golema središnja galaksija zasad je još uvijek nemiran skup svjetlosti, plina i gravitacije.