Viisteist miljardit aastat galaktikaparvede arengut Coma ja Leo superparvedes

Universumi ehitust saab kirjeldada kui kosmilist võrgustikku, mille sõlmedeks on rikkad galaktikaparved, mida ühendavad galaktikatest ja galaktikagruppidest koosnevad filamendid. Kõige rikkamad galaktikaparved on koondunud suurimatesse struktuuridesse Universumis - superparvedesse.

Praeguse kosmoloogilise standardmudeli järgi hakkas universumi struktuur kujunema universumi arengu väga varajases staadiumis, kui tumeaine hakkas kuhjuma piirkondadesse, kus aine tihedus oli veidi suurem. Nii sai alguse rikaste galaktikaparvede teke. Mudeli järgi on galaktikaparvede, nende ümbruskonna ja seal asuvate galaktikate areng tihedalt omavahel seotud. Siiski on neid seoseid üheaegselt uuritud seni vaid mõne üksiku galaktikaparve korral.

Seetõttu keskendus Maret Einasto ja tema kolleegide uurimistöö meie kosmilises lähiümbruse kolmele kõige massiivsemale galaktikaparvele Coma ja Leo superparvedes. Uurimistöö eesmärk oli uurida, kuidas on parved ja nende lähiümbrus arenenud viimase 5 - 6 miljardi aasta jooksul; hetkest, mil moodustuvate parvede gravitatsiooniline jõud ületas universumi paisumisjõu. Samuti uuriti töö raames, kuidas jätkub parvede areng hetkeni, mil nad saavutavad gravitatsioonilise tasakaalu, mis toimub (nagu töös näidati) umbes 10 miljardi aasta pärast.

Selle eesmärgiga oli seotud mitu keskset küsimust. Kas parvedes on alamstruktuure, mis oleksid märgiks parvede moodustumisest aine sissevoolu kaudu piki parvi ühendavaid galaktikakette? Kui palju selliseid galaktikakette (filamente) on parvedega seotud? Millisel viisil mõjutab parvedesse kukkumine täheteket galaktikates?

Uurimistöö näitas, et nii galaktikaparved kui ka nende ümbrus on üllatavalt mitmekesised. Kõik kolm parve erinevad oma ehituselt ning nende ümbruses paiknevate struktuuride poolest. Seege võivad parved ja nende ümbrus olla väga erinevad, umbes nagu männimets polaarjoone lähedal võrreldes troopilise džungliga.

Üllatusena leiti, et hoolimata erinevustest parvede omadustes ja nende ümbruses järgivad kõik parved ühesuhust gravitatsioonilist „reeglit“ - seost parve massi ja tema gravitatsiooni ulatuses asuvate truktuuride masside vahel. Praegu pole selge, millal parvede ja nende ümbruse arengu käigus selline mitmekesisus tekib ja kas see sobib kokku standardmudeliga.

Image

Andmeid massi jaotuse kohta parvedes ja nende ümbruses annavad võimaluse hinnata, kuidas parved aja jooksul arenevad. Vaatlusandmed näitavad meile küll ainult seda, milline on massi jaotus praegu, kuid kui võrdleme tulemusi teoreetiliste mudelitega, saame rekonstrueerida parvede arengulo miljardite aastate vältel – alates gravitatsioonilise kokkutõmbumise algusest kuni kauges tulevikus saabuva tasakaaluni. Töö näitas, et parved hakkasid kokku tõmbuma siis, kui universum oli ligikaudu 7,5 miljardit aastat vana. Galaktikaparved jõuavad tasakaalu alles umbes 10 miljardi aasta pärast – see on rohkem kui kaks korda kauem, kui on möödunud ajast, mis möödunud meie Päikesesüsteemi tekkimisest 4 miljardit aastat tagasi.

Lisaks näitas töös tehtud analüüs, et need parved tulevikus ei ühine, vaid jäävad üksteisest kaugele, olles justkui “saared” laienevas kosmilises ruumis. See ei tähenda siiski, et superparved tervikuna kindlasti laguneksid. Superparve püsimine sõltub sellest, kas parvede vahel on piisavalt galaktikagruppe, mis suudavad kogu struktuuri gravitatsiooniliselt koos hoida.

Töös kasutati Sloani digitaalse taevaülevaate andmete põhjal Tartu observatooriumis, Elmo Tempeli ja Lauri Juhan Liivamäe koostatud galaktikagruppide, filamentide ja superparvede katalooge ning DESI (Dark Energy Survey) andmete põhjal koostatud galaktikagruppide katalooge. Töös rakendati uudsel viisil teoreetiliste mudelite võrdlemist galaktikate ruumjaotuse analüüsiga.