Med hjälp av Hyper Suprime-Cam (HSC) monterad på Subaru-teleskopet, astronomer har identifierat nästan 200 "protokluster, "förfäderna till galaxhopar, i det tidiga universum, för cirka 12 miljarder år sedan, ungefär tio gånger mer än tidigare känt. De fann också att kvasarer inte tenderar att vistas i protokluster; men om det finns en kvasar i ett protokluster, det finns troligen en sekund i närheten. Detta resultat väcker tvivel om förhållandet mellan protokluster och kvasarer.

I universum, galaxer är inte jämnt fördelade. Det finns några platser, kända som kluster, där dussintals eller hundratals galaxer finns nära varandra. Andra galaxer är isolerade. För att avgöra hur och varför kluster bildades, det är kritiskt att undersöka inte bara mogna galaxkluster som ses i det nuvarande universum utan också observera protokluster, galaxhopar håller på att bildas.

Eftersom ljusets hastighet är begränsad, genom att observera avlägsna föremål kan vi se tillbaka i tiden. Till exempel, ljuset från ett föremål 1 miljard ljusår bort sänds faktiskt ut för 1 miljard år sedan och har ägnat tiden sedan dess åt att resa genom rymden för att nå oss. Genom att observera detta ljus, astronomer kan se en bild av hur universum såg ut när ljuset sänds ut.

Även när man observerar det avlägsna (tidiga) universum, protokluster är sällsynta och svåra att upptäcka. Endast ett 20-tal var tidigare kända. Eftersom avlägsna protokoll är svåra att observera direkt, kvasarer används ibland som proxy. När en stor volym gas faller mot det supermassiva svarta hålet i mitten av en galax, den kolliderar med annan gas och värms upp till extrema temperaturer. Denna heta gas lyser starkt och är känd som en kvasar. Tanken var att när många galaxer är nära varandra, en sammanslagning, två galaxer som kolliderar och smälter samman, skulle skapa instabilitet och få gas att falla ner i det supermassiva svarta hålet i en av galaxerna, skapa en kvasar. Dock, detta förhållande bekräftades inte observationsmässigt på grund av sällsynta såväl kvasarer som protokluster.

För att förstå protokluster i det avlägsna universum behövdes ett större observationsprov. Ett team inklusive astronomer från National Astronomical Observatory of Japan, universitetet i Tokyo, forskaruniversitetet för avancerade studier, och andra institut genomför nu en aldrig tidigare skådad bredfältssystematisk undersökning av protokoll med hjälp av Subaru Teleskopets mycket bredfältskamera, Hyper Suprime-Cam (HSC). Genom att analysera data från denna undersökning, laget har redan identifierat nästan 200 regioner där galaxer samlas för att bilda protokluster i det tidiga universum för 12 miljarder år sedan.

Teamet tog också upp förhållandet mellan protokluster och kvasarer. Teamet samplade 151 lysande kvasarer vid samma epok som HSC -protokollen och fann till sin förvåning att de flesta av dessa kvasarer inte är nära galaxernas alltför stora områden. Faktiskt, deras mest lysande kvasarer undviker till och med de tätaste områdena av galaxer. Dessa resultat tyder på att kvasarer inte är en bra proxy för protokoll och ännu viktigare, Andra mekanismer än galaktiska sammanslagningar kan behövas för att förklara kvasaraktivitet. Vidare, eftersom de inte hittade många galaxer nära de ljusaste kvasarna, det kan innebära att hård strålning från en kvasar undertrycker galaxbildning i dess närhet.

Å andra sidan, laget hittade två "par" kvasarer som bodde i protokluster. Kvasarer är sällsynta och par av dem är ännu sällsyntare. Det faktum att båda paren var associerade med protokluster tyder på att kvasaraktivitet kanske är synkron i protokluster. "Vi har lyckats upptäcka ett antal protokluster i det avlägsna universum för första gången och har bevittnat mångfalden i kvasarmiljöerna tack vare våra breda och djupa observationer med HSC, "säger lagets ledare Nobunari Kashikawa (NAOJ).

"HSC-observationer har gjort det möjligt för oss att systematiskt studera protokluster för första gången." säger Jun Toshikawa, huvudförfattare till ett papper som rapporterar upptäckten av HSC -protokollen, "HSC-protokollen kommer att öka stadigt när undersökningen fortskrider. Tusentals protokluster som ligger 12 miljarder ljusår bort kommer att hittas när observationerna slutförts. Med de nya observationerna kommer vi att klargöra tillväxthistoriken för protokluster."