Instrument MIRI na svemirskom teleskopu James Webb snimio je dosad najdetaljniji pogled na prve galaksije u srednjem infracrvenom području. Te crvene galaksije otkrivaju kako je svemir gradio svoje prve zvijezde prije više od 13 milijardi godina.
Međunarodni tim predstavio je rezultate u časopisu Astronomy and Astrophysics. Uz znanstvenu analizu polja Hubble Ultra Deep Field objavili su i kompletan skup snimki i mjerenja koji su sada dostupni svim istraživačima.
Što nam crvene galaksije govore o prvim zvijezdama
Svemirski teleskop James Webb opremljen je instrumentom MIRI.
MIRI je kamera i spektrograf za srednje infracrveno zračenje; riječ je o valnim duljinama koje otkrivaju toplinsko zračenje hladnijih zvjezdanih populacija i međuzvjezdane prašine. Upravo taj spektar omogućuje da vidimo vrlo udaljene, slabo sjajne sustave koje su raniji teleskopi propuštali.
Istraživači su instrument MIRI usmjerili prema području poznatom kao Hubble Ultra Deep Field, dijelu neba koji je dosad najdetaljnije proučavan u povijesti astronomije. Osim svemirskih teleskopa Hubble i James Webb, taj je komadić svemira godinama na meti najmoćnijih zemaljskih opservatorija, među njima Vrlo velikog teleskopa Europskog južnog opservatorija i mreže radioteleskopa ALMA u pustinji Atacama. Nova kampanja snimanja uključila je gotovo 100 sati izloženosti, što je omogućilo otkrivanje galaksija čija je svjetlost krenula prema nama neposredno nakon početka širenja svemira.
Najveća prednost ovih promatranja je to što MIRI bilježi više od sjaja mladih, užarenih zvijezda. Osjetljivost u srednjem infracrvenom području otkriva i tragove starijih zvijezdanih populacija, onih koje su nastale još ranije. To omogućuje precizniju rekonstrukciju rasta prvih galaksija i praćenje trenutka kada su se njihovi prvi veliki skupovi zvijezda počeli oblikovati.
Prašnjave galaksije, teži elementi i crne rupe
Promatranja u srednjem infracrvenom području otvaraju prozor prema galaksijama koje su bogate prašinom i u vidljivom spektru gotovo nevidljive. Prašina, sastavljena od težih elemenata poput ugljika, kisika i silicija, nastaje u vjetrovima masivnih zvijezda i u eksplozijama supernova te učinkovito guši plavu svjetlost. Ono malo svjetlosti što uspije proći do nas stiže u obliku infracrvenog zračenja, a upravo je za njegovo otkrivanje i mjerenje konstruiran instrument MIRI.
Analizom ovih prašnjavih, crvenih galaksija znanstvenici mogu pratiti brzinu kojom su se u ranom svemiru stvarali teži kemijski elementi. Taj je proces izravno vezan uz nastanak i kratke živote prvih generacija zvijezda. U istim opažanjima uočavaju se i znakovi aktivnih galaktičkih jezgri u kojima rastu supermasivne crne rupe, često obavijene prstenovima vruće prašine koja sjaji u infracrvenom području. Zajedno, ovi podaci pružaju koherentnu sliku o usporednom razvoju zvjezdanih populacija, kemijskog sastava plina i rastu središnjih crnih rupa.
Istraživači naglašavaju i važnost otvorenog pristupa podacima. Sve nove slike i mjerenja sada su javno dostupni znanstvenicima širom svijeta. Budući da je HUDF već desetljećima referentno polje, dodavanje ovako dubokih MIRI snimaka znatno povećava njegovu vrijednost. Očekuje se da će crvene galaksije iz ovog skupa postati ključne mete za buduća spektroskopska istraživanja i polazište za nove modele ranog rasta galaksija.
Takvi javno dostupni resursi pružaju rijetku priliku da se isto područje promatra kroz više valnih duljina i instrumenata. Kombinacijom infracrvenih tragova prašine, ultraljubičaste svjetlosti mladih zvijezda i milimetarskog zračenja hladnog plina dobiva se potpuna slika nastanka prvih zvijezda i hranjenja središnjih crnih rupa. U središtu tog mozaika i dalje su crvene galaksije, prirodni arhivi najranijih zvjezdanih populacija i brzine kojom je svemir kovao nove elemente.
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.
