Nowe badania przeprowadzone przez międzynarodowy zespół astronomów wykazały, że zderzenie dwóch masywnych gromad galaktyk miało miejsce, gdy Wszechświat miał zaledwie połowę swojego obecnego wieku.

Odkrycie to zaprzecza standardowej teorii kosmologii znanej jako zimna ciemna materia Lambda (ΛCDM), która sugeruje, że galaktyki najpierw powstają, a następnie z czasem łączą się w większe gromady. Badanie opublikowane w czasopiśmie Astrophysical Journal rzuca nowe światło na wczesne powstawanie gromad galaktyk i rodzi pytania o nasze zrozumienie ewolucji Wszechświata.

W centrum tego przełomowego badania znajduje się para gromad galaktyk znanych jako El Gordo, co po hiszpańsku oznacza „Gruby”. Dzięki masie około 2000 bilionów mas Słońca El Gordo zasługuje na swoją nazwę. Naukowcy wykorzystali zaktualizowane szacunki jego masy, co znacznie zmniejszyło niepewność i wzmocniło wcześniejsze wnioski dotyczące wpływu El Gordo na ΛCDM.

Aby określić masę El Gordo, naukowcy zastosowali technikę zwaną słabym soczewkowaniem. Obserwując zakrzywienie światła galaktyk tła, byli w stanie zmierzyć przyciąganie grawitacyjne wywierane przez El Gordo. Metodę tę wdrożono przy użyciu Kosmicznego Teleskopu Hubble'a i umożliwiono dokładniejsze oszacowanie masy El Gordo. Późniejsze badania z wykorzystaniem Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba i innych metod potwierdziły te wyniki, zapewniając dokładniejszy pomiar z błędem wynoszącym zaledwie 10%.

Zespół kierowany przez Elenę Asencio, absolwentkę Uniwersytetu w Bonn, zespół wykorzystał szczegółowe symulacje interakcji El Gordo z inną gromadą, aby oszacować prędkość zderzenia. Następnie zbadali większą kosmologiczną symulację ΛCDM, aby szukać par gromad takich jak El Gordo przed zderzeniem. Analizę tę przeprowadzono przy użyciu innowacyjnej techniki zwanej „tomografią stożkową światła”, która uwzględnia, że ​​bardziej odległe obiekty obserwuje się w bardziej odległych momentach, gdy Wszechświat ma mniejszą strukturę.

Wyniki badań wykazały istotną sprzeczność pomiędzy zderzeniem El Gordo a teorią ΛCDM, niezależnie od prędkości zderzenia. Nawet przy zaktualizowanym oszacowaniu masy nieco zmniejszającym napięcia, zderzenie El Gordo z ΛCDM pozostaje znaczące. Szczegółowe modelowanie pokazuje, że El Gordo nie mógłby przypominać obserwowanych fotografii, gdyby prędkość uderzenia była mniejsza niż potencjalnie wystąpiłaby w ΛCDM.

Elena Asencio, komentując wyniki badania, zauważyła: „Wyniki naszego poprzedniego badania zostały zakwestionowane przez część naukowców po opublikowaniu zaktualizowanego szacunku masy El Gordo, który okazał się nieco niższy. oczywiście zmniejsza sprzeczność z ΛCDM, ale nadal „jest dość znacząca dla każdej prawdopodobnej prędkości uderzenia. Setki szczegółowych symulacji pokazują, że El Gordo nie może wyglądać jak fotografie ze znacznie mniejszą prędkością uderzenia, która mogłaby prawdopodobnie wystąpić w ΛCDM”.

To przełomowe badanie podważa nasze obecne zrozumienie powstawania gromad galaktyk i ewolucji Wszechświata. Zderzenie El Gordo i ΛCDM na tak wczesnym etapie rodzi pytania o skalę czasową i procesy związane z powstawaniem masywnych struktur w przestrzeni. Konieczne są dalsze badania, aby znaleźć alternatywne wyjaśnienia i udoskonalić nasze modele kosmologiczne.