В эпоху примерно три миллиарда лет после Большого взрыва астрономы обнаружили массивные скопления галактик, некоторые из которых превышают по массе сто галактик Млечного Пути. Постоянное звездообразование делает их достаточно яркими для наблюдения на таких расстояниях. Эти кластеры были предсказаны при моделировании космологической эволюции, но их свойства остаются неопределенными.
Звездообразование в галактиках нестабильно. Может быть всплеск активности из-за столкновения с другой галактикой, но может и произойти обратное: самоограничение. Массивные молодые звезды создают ветры и сверхновые, которые разрушают молекулярные облака и блокируют формирование новых звезд. К этому добавляется разрушение струями активной ядерной сверхмассивной черной дыры. Этот процесс называется гашением и способен остановить звездообразование. Важно выяснить, происходило ли это в ранней вселенной, когда и как, – это ключевой вопрос космического исследования.
Астрономы Мэтт Эшби и Эсра Булбул из CfA являются членами команды Телескопа Южного Полюса (SPT), которая обнаруживает и изучает массивные скопления галактик в ранней Вселенной. Недавно команда завершила исследование звездообразования и звездных популяций в наиболее отдаленных скоплениях, обнаруженных SPT. С помощью камеры IRAC на космическом телескопе Спитцера и широкоугольной камеры космического телескопа Хаббла исследователи изучили пять скоплений, существующих примерно через 4,5 миллиарда лет после Большого взрыва, когда галактики были особенно активны в создании новых звезд. Таких кластеров такого размера на таких расстояниях чрезвычайно мало, и это первое подобное исследование с ними.
Используя инфракрасные цвета галактик в выбранных скоплениях SPT, исследователи смогли описать звезды и активность звездообразования. Выяснилось, что в этот период в массивных скоплениях обычно встречается смесь типов галактик, причем довольно часто наблюдаются покоящиеся галактики. Вероятно, в этих неподвижных членах скопления завершилось звездообразование. Астрономы сделали вывод, что звездообразование может быть эффективно подавлено в центральных областях наиболее массивных скоплений даже в ранние космические эпохи, когда происходит самое интенсивное звездообразование.