Tähtitieteilijät kuvasivat maailmankaikkeuden varhaisimpia galakseja

Kansainvälinen tutkijaryhmä on julkaissut laajimman koskaan kootun luettelon maailmankaikkeuden galaksiryhmistä ja -joukoista. Galaksit on kuvattu James Webb -teleskoopilla osana COSMOS Web -hanketta, joka tutkii varhaista maailmankaikkeutta. Tutkijoiden mukaan havainnot ovat ennennäkemätön edistysaskel galaksien kehitystä ja maailmankaikkeuden suuria rakenteita selvittävässä tutkimuksessa.

Kuvissa kurkistetaan ajassa taaksepäin jopa 12 miljardin vuoden takaiseen maailmankaikkeuteen. Uusi galaksiluettelo kattaa lähes 1 700 galaksijoukkoa, niitä pienempiä galaksiryhmiä tai niiden esiasteita. Galaksiryhmien tunnistamista tutkimuksessa johtanut Aalto-yliopiston tutkijatohtori Ghassem Gozaliasl kertoo ryhmän havainneen joitakin maailmankaikkeuden ensimmäisistä galakseista.

“Löysimme kaikkiaan 1 678 galaksiryhmää tai niiden esiastetta, ja se on sekä suurin että pisimmälle koskaan ulottunut otos. Havaintojemme avulla voimme tutkia galaksiryhmien kehitystä viimeisen 12 miljardin vuoden ajalta”, Gozaliasl kertoo.

Tutkimus julkaistaan piakkoin Astronomy & Astrophysics -lehdessä, ennakkojulkaisu on jo saatavilla täällä. Euroopan avaruusjärjestö ESA on valinnut kuukauden kuvaksi tutkimusryhmän otoksen yli kuuden miljardin valovuoden päässä sijaitsevasta galaksiryhmästä (jutun pääkuva) ja se julkaistiin 29. huhtikuuta.

James Webb -avaruusteleskooppi aloitti toimintansa vuonna 2022. Se on suurin koskaan laukaistu avaruusteleskooppi, ja sen tarkkuus ja valoherkkyys ylittävät aiemmin käytössä olleen teknologian. Koska valo etenee rajallisella nopeudella, mitä kauempana kohde on, sitä vanhempi on myös kuva siitä. Tutkimuksessa havainnoitiin galakseja, jotka ovat jopa miljardi kertaa himmeämpiä kuin mitä ihmissilmä kykenee erottamaan. Tutkimalla näitä kaukaisia kohteita saatiin kurkistus siitä, miltä galaksit näyttivät maailmankaikkeuden alkuvaiheessa.

Galaksiryhmät ja -joukot ovat tiheitä alueita, ja niissä on paljon pimeää ainetta, kuumaa kaasua ja jättimäisiä keskusgalakseja, joiden keskustoissa on usein supermassiivinen musta aukko. Osien keskinäinen vuorovaikutus vaikuttaa ratkaisevasti galaksien elinkaareen ja koko galaksiryhmän kehitykseen, ja tämän paljastamalla ymmärrämme paremmin paitsi galaksien syntymistä myös maailmankaikkeuden suurten rakenteiden muodostumista, Gozaliasl selittää.

Kosminen perhe

Galaksit eivät jakaudu avaruuteen tasaisesti, vaan ne muodostavat ryhmiä ja jonoja, jotka yhdistyvät toisiinsa tietynlaisten säikeiden ja seinämien avulla. Tätä rakennetta kutsutaan kosmiseksi verkoksi. Erillään muista sijaitsevat galaksit ovat harvinaisuus – sen sijaan suurin osa niistä kuuluu galaksiryhmiin tai suurempiin galaksijoukkoihin, joissa on yli 20 kirkasta galaksia. Oma Linnunratamme on osa paikallisena ryhmänä (Local group) tunnettua galaksiryhmää. Paikalliseen ryhmään kuuluu myös sen suurin galaksi Andromeda, Linnunrataa pienempi Kolmion galaksi, muutama keskikokoinen galaksi sekä kymmeniä pienempiä galakseja.

“Galaksit muodostavat perheitä, aivan kuten ihmiset, ja niillekin ryhmät ja joukot ovat hyvin tärkeitä. Havaintojemme perusteella ryhmissä ne voivat olla vuorovaikutuksessa ja sulautua toisiinsa, mikä muuttaa niiden rakennetta ja muotoa. Tutkimus auttaa meitä samalla ymmärtämään pimeän aineen roolia, supermassiivisten mustien aukkojen vaikutusta ympäröiviin galakseihin sekä galaksien välistä kuumaa kaasua”, Gozaliasl kertoo.

Nyt julkaistu galaksiluettelo kattaa maailmankaikkeuden ajanjakson 1–12 miljardin vuoden ajalta, joten se mahdollistaa tutkijoille varhaisimpien ja uudempien galaksiryhmien vertailun. Tämän pitkän historian tutkiminen auttaa tähtitieteilijöitä ymmärtämään myös sitä, kuinka galaksijoukkojen keskellä sijaitsevat jättimäiset ja kirkkaimmat galaksit syntyvät valtavien ja toistuvien yhteensulautumien kautta – aihe, jota Gozaliasl on tutkinut viime vuosina laajasti.

“Kun katsomme todella kauas ja syvälle nuoreen maailmankaikkeuteen galaksit ovat muodoltaan epäsäännöllisiä ja niissä syntyy runsaasti tähtiä. Lähempänä nykyhetkeä tähtien muodostus ikään kuin tukahtuu, ja galaksien muodot muuttuvat säännöllisemmiksi, kuten elliptisiksi tai kierteisiksi. On kiehtovaa nähdä, miten galaksien ulkonäkö muuttuu kosmisen ajan mukana, ja samalla saamme vastauksia todella suuriin kysymyksiin maailmankaikkeuden kehityksestä”, Gozaliasl sanoo.

Lisää aiheesta:

Ryhmän tuorein tutkimus on määrä julkaista piakkoin:The COSMOS-Web deep galaxy group catalog up to z=3.7, Greta Toni, Ghassem Gozaliasl, Matteo Maturi, Lauro Moscardini, Alexis Finoguenov, Gianluca Castignani, Fabrizio Gentile, Kaija Virolainen, et al. A&A, vastaanotettu: 15. tammikuuta 2025 / hyväksytty: 27. maaliskuuta 2025, DOI 10.1051/0004-6361/20255379

Ennakkojulkaisu tutkimuksesta löytyy täältä. 

Kuvagalleria: Kuvat mediakäyttöön löytyvät tästä kansiosta. Kuvalähde: ESA/Webb, NASA & CSA, G. Gozaliasl, A. Koekemoer, M. Franco, K. Virolainen.

Kuvissa yhdistyvät James Webb -avaruusteleskoopin (James Webb Space Telescope, JWST) ja Hubble-avaruusteleskoopin (ryhmät 1 ja 15) terävä infrapunanäkymä sekä pehmeästi hohtavat röntgensäteilyn kerrokset, jotka paljastavat valtavien kosmisten rakenteiden sisään vangitun kuuman kaasun.