Manje od milijardu godina nakon Velikog praska, prve galaksije bile su kaotični sustavi u kojima su se počele oblikovati zvijezde i rotirajući diskovi. Astronomi su sada, pomoću moćne mreže radioteleskopa ALMA u Čileu, uspjeli zabilježiti te procese u iznimnoj prostornoj rezoluciji — i po prvi put rekonstruirati kako je izgledao međuzvjezdani medij u najranijim epohama kozmosa.
Hladni plin otkriva gdje su se rađale prve zvijezde
U sklopu velikog istraživačkog programa CRISTAL ([CII] Resolved ISM in STar-forming galaxies with ALMA), astronomi su promatrali 39 galaksija iz razdoblja kada je svemir bio star tek oko 900 milijuna godina. Riječ je o “tipičnim” galaksijama iz tog doba – onima koje nisu naročito ekstremne ni po masi ni po sjaju, ali su ključne za razumijevanje nastanka moderne svemirske strukture.
ALMA je za detekciju koristila emisiju ioniziranog ugljika ([CII]), vrstu svjetlosti koju isijava hladni međuzvjezdani plin. Te su podatke istraživači kombinirali s infracrvenim slikama iz Svemiskih teleskopa James Webb i Hubble, što im je omogućilo da precizno prate odnose između plina, prašine i zvijezda.
“Zahvaljujući osjetljivosti i rezoluciji ALMA-e, možemo po prvi put vidjeti kako izgleda unutarnja struktura tih ranih galaksija”, rekao je Rodrigo Herrera-Camus, voditelj istraživanja CRISTAL i profesor na Sveučilištu u Concepciónu. “Možemo pratiti kako se stvaraju diskovi, gdje nastaju prve nakupine zvijezda i kako plin mijenja raspored mase u galaktičkoj jezgri.”
Zvijezde nastaju u prostranim regijama stvaranja zvijezda
Većina promatranih galaksija pokazuje stvaranje zvijezda u opsežnim zvjezdanim regijama, širokima i po nekoliko tisuća svjetlosnih godina. Neke galaksije pokazuju i jasne naznake rotacije, što upućuje na ranu fazu nastanka spiralnih diskova kakve poznajemo danas.
U mnogim slučajevima [CII] emisija se proteže daleko izvan područja u kojima su već nastale zvijezde, što ukazuje na prisutnost hladnog plina u perifernim dijelovima galaksija. Taj plin može poslužiti kao gorivo za buduću zvjezdanu formaciju — ili pak biti izbačen van galaksije pod utjecajem jakih zvjezdanih vjetrova i supernova.
“Ono što CRISTAL čini posebnim jest činjenica da više ne gledamo te galaksije samo kao svjetlosne točke na nebu,” rekla je Loreto Barcos-Muñoz iz Nacionalne radioastronomske opservatorije SAD-a, koja je surađivala na projektu. “Sada ih možemo analizirati kao aktivne, raznolike sustave u nastajanju.”
Dvije galaksije odstupaju od obrasca
Unutar promatranog uzorka dvije galaksije posebno su se izdvojile: CRISTAL-13 i CRISTAL-10. Prva sadrži masivne oblake kozmičke prašine koji potpuno blokiraju vidljivo i infracrveno svjetlo koje dolazi iz središta galaksije. ALMA-ina sposobnost detekcije milimetarskih valnih duljina omogućila je istraživačima da ipak “vide” kroz tu prašinu — i razotkriju skrivena područja intenzivne zvjezdane aktivnosti.
CRISTAL-10 predstavlja još veći znanstveni izazov. Njezina [CII] emisija je izrazito slaba u odnosu na njezinu infracrvenu svjetlinu, što sugerira vrlo neobične fizičke uvjete. Sličan omjer detektiran je dosad samo kod rijetkih, ekstremno zatamnjenih galaksija u lokalnom svemiru, poput Arp 220. Istraživači pretpostavljaju da se unutar te galaksije odvijaju procesi koji još nisu u potpunosti razjašnjeni – bilo da je riječ o iznimno gustom plinskom okruženju, kompaktnim izvorima energije ili nestandardnom sastavu međuzvjezdanog medija.
ALMA kao instrument za praćenje kozmičke evolucije
CRISTAL je prvi sustavni pregled hladnog međuzvjezdanog plina u galaksijama iz ranog svemira. Podaci koje pruža omogućuju znanstvenicima da testiraju teorije o tome kako su galaksije iz faze nestabilne formacije prešle u strukture nalik onima koje danas vidimo u lokalnom svemiru.
“Ovo je primjer znanosti kakvu omogućuju veliki programski ciklusi ALMA-e,” rekao je Sergio Martín, voditelj odjela za znanstvene operacije. “Možemo odgovoriti na pitanja o porijeklu struktura u svemiru s preciznošću koja još donedavno nije bila moguća.”
Za Herreru-Camusa, projekt predstavlja važan pomak u razumijevanju galaktičke povijesti: “CRISTAL nam daje višeslojne podatke – o plinu, prašini i zvijezdama – koji nam pomažu razjasniti kako su galaksije poput Mliječne staze došle do današnjeg izgleda.”
🔵 Pridružite se razgovoru!
Imate nešto za podijeliti ili raspraviti? Povežite se s nama na Facebooku i pridružite se zajednici znatiželjnih istraživača u našem Telegram kanalu. Za najnovija otkrića i uvide, pratite nas i na Google Vijestima.
Pozdrav svima! Hvala što čitate Kozmos.hr! Ja sam Ivan i dugi niz godina pišem o svermiu, astronomiji, znanosti, povijesti i arheologiji, a imao sam priliku sudjelovati i u dokumentarcima Science Discovery-ja te History Channel-a.
