Ett internationellt team av astronomer har upptäckt en titanisk struktur i det tidiga universum, bara två miljarder år efter Big Bang. Denna galax proto-superkluster, smeknamnet Hyperion, är den största och mest massiva strukturen som hittills hittats på en så avlägsen tid och avstånd.

Teamet som gjorde upptäckten leddes av Olga Cucciati från Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) Bologna, Italien och projektforskaren Brian Lemaux vid institutionen för fysik, College of Letters and Science vid University of California, Davis, och inkluderade Lori Lubin, professor i fysik vid UC Davis. De använde VIMOS-instrumentet på ESO:s Very Large Telescope i Paranal, Chile för att identifiera en gigantisk proto-superkluster av galaxer som bildas i det tidiga universum, bara 2,3 miljarder år efter Big Bang.

Hyperion är den största och mest massiva strukturen som finns så tidigt i universums bildande, med en beräknad massa mer än en miljon miljarder gånger solens. Denna enorma massa liknar den hos de största strukturerna som observerats i universum idag, men att hitta ett så massivt föremål i det tidiga universum överraskade astronomer.

"Det här är första gången som en så stor struktur har identifierats vid en så hög rödförskjutning, drygt 2 miljarder år efter Big Bang, ", sa Cucciati. "Normalt är den här typen av strukturer kända vid lägre rödförskjutningar, vilket betyder när universum har haft mycket mer tid att utvecklas och konstruera så enorma saker. Det var en överraskning att se något som detta utvecklades när universum var relativt ungt."

Superkluster kartlagt i tre dimensioner

Beläget i konstellationen Sextans (Sextanten), Hyperion identifierades med en ny teknik utvecklad vid UC Davis för att analysera den stora mängden data som erhållits från VIMOS Ultra-Deep Survey ledd av Olivier Le Fèvre från Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, Centre National de la Recherche Scientifique och Centre National d'Etudes Spatiales. VIMOS-instrumentet kan mäta avståndet till hundratals galaxer samtidigt, vilket gör det möjligt att kartlägga positionen för galaxer i den bildande superklustern i tre dimensioner.

Teamet fann att Hyperion har en mycket komplex struktur, som innehåller minst sju högdensitetsregioner förbundna med filament av galaxer, och dess storlek är jämförbar med superkluster närmare jorden, även om den har en helt annan struktur.

"Superkluster närmare jorden tenderar till en mycket mer koncentrerad massfördelning med tydliga strukturella egenskaper, " sa Lemaux. "Men i Hyperion, massan är mycket mer likformigt fördelad i en serie anslutna blobbar, befolkad av lösa associationer av galaxer."

Forskarna jämför Hyperion-fynd med resultat från undersökningen Observations of Redshift Evolution in Large Scale Environments (ORELSE), ledd av Lubin. ORELSE-undersökningen använder teleskop vid W.M. Keck Observatory på Hawaii för att studera superkluster närmare jorden. Lubin och Lemaux använder också Keck-observatoriet för att kartlägga Hyperion och liknande strukturer mer fullständigt.

Kontrasten mellan Hyperion och mindre avlägsna superkluster beror med största sannolikhet på att närliggande superkluster har haft miljarder år för gravitationen att samla ihop materia till tätare områden – en process som har agerat mycket kortare tid i det mycket yngre Hyperion.

Med tanke på dess storlek så tidigt i universums historia, Hyperion förväntas utvecklas till något som liknar de enorma strukturerna i det lokala universum som superklustren som utgör Sloan Great Wall eller Jungfruns superkluster som innehåller vår egen galax, Vintergatan.

"Att förstå Hyperion och hur det jämförs med liknande nya strukturer kan ge insikter om hur universum utvecklades i det förflutna och kommer att utvecklas in i framtiden, och ger oss möjligheten att utmana några modeller för superklusterbildning, "Sade Cucciati. "Att gräva fram denna kosmiska titan hjälper till att avslöja historien om dessa storskaliga strukturer."

Denna forskning kommer att publiceras i ett kommande nummer av tidskriften Astronomi &Astrofysik .