Većina svemira slijedi predvidljiv ritam razvoja. Kako se širi, tako nam otvara pogled u vlastitu prošlost i omogućuje da vidimo galaksije onakve kakve su bile prije deset ili trinaest milijardi godina. No povremeno se ukaže objekt koji jednostavno ne bi trebao postojati prema današnjem razumijevanju kozmologije.
Jedan takav slučaj opisuje Sijia Cai, doktorandica s Odsjeka za astronomiju Sveučilišta Tsinghua, u novom radu objavljenom u časopisu The Astrophysical Journal Letters. Ona i njezini suradnici pronašli su galaksiju staru oko 11 milijardi godina koja izgleda gotovo potpuno bez metala. Ta osobina upućuje na mogućnost da sadrži rijetku, dugo traženu populaciju prvih zvijezda u svemiru, poznatu kao Populacija III.
Zašto su Pop III zvijezde toliko posebne
Populacija III odnosi se na prvu generaciju zvijezda koje su se formirale nakon Velikog praska. Prema današnjim modelima bile su sastavljene gotovo isključivo od vodika i helija. Sve teži elementi, od kisika nadalje, nastaju tek u zvjezdanim jezgrama i eksplozijama supernova. Prve zvijezde ne mogu sadržavati te elemente jer su stvorene iz plina koji nije bio obogaćen ranijim generacijama.
Kozmolozi već desetljećima pokušavaju pronaći izravne dokaze o postojanju Pop III zvijezda, najčešće promatrajući razdoblje Reionizacije, do milijardu godina nakon Velikog praska. U to vrijeme očekujemo pojavu prvih zvijezda i galaksija.
Zato otkriće djeluje još neobičnije. Galaksija koju su izdvojili ne pripada razdoblju Reionizacije, nego se pojavljuje oko dvije milijarde godina kasnije. U tom poglavlju kozmološke povijesti već je trebalo postojati mnogo generacija zvijezda koje su obogatile okolni plin teškim elementima. Svaki novonastali oblak plina trebao bi nositi tragove tog procesa, no ova galaksija se tome izmaknula. Upravo u tome leži njezina posebnost.
Galaksija CR3 i njezin neobični spektar
Pomoću podataka Svemirskog teleskopa James Webb, europskog teleskopa VLT i japanskog teleskopa Subaru, istraživači su izdvojili galaksiju nazvanu MPG-CR3, skraćeno CR3. Njezin spektar odudara od svega što poznajemo iz tog razdoblja svemira. Linije vodika i helija izrazito su čiste, dok su elementi poput kisika gotovo u potpunosti izostali. Gornja procjena metalnosti zvijezda u CR3 iznosi tek oko 0,7 posto Sunčeve vrijednosti.
Još je zanimljivije što CR3 izgleda vrlo mlado. Analize upućuju da je stara oko 2 milijuna godina, što je nevjerojatno kratko vrijeme za galaksiju koju vidimo u tako dalekoj prošlosti. CR3 je također gotovo bez prašine, a sadrži relativno male zvijezde, dok su u razdoblju tzv. Kozmičkog podneva galaksije obično bile ispunjene masivnim zvjezdanim divovima.
Važan dio slagalice ipak nedostaje. U spektru CR3 nema jasno vidljive emisijske linije ioniziranog helija He II, što je često ključan pokazatelj prisutnosti Pop III zvijezda. Autori navode dva moguća razloga. U području u kojem bi se linija trebala nalaziti postoji snažan signal atmosferske OH emisije koji je može prikriti. Druga mogućnost je da je He II ionizacija već oslabjela, jer ta linija vrlo brzo pada nakon nekoliko milijuna godina od početka formiranja zvijezda.
Kako je galaksija ostala “netaknuta”
Najveće pitanje jest kako je CR3 uspjela izbjeći metalima obogaćene ostatke prethodnih generacija zvijezda. Objašnjenje se krije u njezinu položaju.
Prema autorima, CR3 se nalazi u dijelu svemira gdje je gustoća materije izrazito mala. Takve regije, u stručnoj literaturi, opisuju se kao područja male gustoće. To znači da je galaksija nastala u gotovo potpunoj izolaciji, dovoljno daleko od aktivnih zvjezdanih područja da teški elementi iz okolnih dijelova nikada nisu stigli do plina od kojeg je nastala. Kada je taj plin napokon kolabirao i počeo stvarati zvijezde, učinio je to iz gotovo posve “čistog” materijala, izvan utjecaja ostatka kozmičke mreže.
Ako se ova interpretacija potvrdi, CR3 bi mogla biti prva poznata galaksija koja sadrži Populaciju III. Takav bi nalaz bio iznimno vrijedan jer bi omogućio proučavanje prvih zvijezda u svemiru na udaljenostima znatno manjim od onih na kojima smo ih očekivali. Potvrdi li se kasnije detekcija linije He II ili nađe li se uvjerljivo objašnjenje za njezin izostanak, CR3 će postati jedno od najvažnijih mjesta za proučavanje najranijih kozmičkih epoha.
Ovaj paradoksalno mladi, a istodobno drevni “svjetionik” pruža priliku da zavirimo u vrijeme kada je svemir tek učio stvarati zvijezde.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
