Astronomima bi se mogao otvoriti novi način praćenja kemijskog razvoja galaksija. Tim sa Sveučilišta Ohio State u studiji objavljenoj u časopisu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society računalno je modelirao više od 700 emisijskih linija iona mangana i izdvojio one koje snažno reagiraju na promjene temperature i gustoće plina.
Za sada je riječ o teorijskom rezultatu: istraživači još nisu potvrdili predviđene signale opažanjima. Ako ih teleskopi prepoznaju u stvarnim maglicama i ostacima supernova, mangan bi mogao pomoći u rekonstrukciji načina na koji su galaksije tijekom vremena nakupljale teže elemente.
Element koji se mijenja s vremenom
Mangan nastaje u zvjezdanim eksplozijama, zajedno s drugim elementima težima od helija. Njegova se zastupljenost u galaksijama u prosjeku povećava kako nove generacije zvijezda obogaćuju plin materijalom iz supernova. Zbog toga omjer mangana prema elementima poput kisika i sumpora nosi informaciju o tome koliko je dugo neka galaksija stvarala zvijezde.
Takav se kemijski sat ne očitava izravnim mjerenjem starosti, nego iz sastava plina. Problem je u tome što su emisijske linije često vrlo slabe, a njihova jačina ovisi i o lokalnoj temperaturi i gustoći. Bez pouzdanog atomskog modela teško je razlikovati promjenu u količini mangana od promjene uvjeta u samoj maglici.
Računalni proračun skraćuje višegodišnji posao
Istraživači su izračunali kako se elektroni sudaraju s ionima mangana u različitim uvjetima. Proračuni atomske fizike obuhvatili su više od 700 mogućih emisijskih linija; klasičnim bi postupcima takav posao trajao godinama. Nekoliko omjera linija pokazalo se posebno osjetljivima na temperaturu i gustoću ioniziranog plina.
Takvi omjeri mogu poslužiti kao dijagnostički alat. Kada se izmjere u spektru udaljene maglice, usporedba s modelom može pokazati u kakvom se okruženju nalaze ioni mangana. Kombinacija s već poznatim linijama kisika i sumpora mogla bi istodobno dati sliku fizičkih uvjeta i kemijske povijesti područja.
Opažanja će odlučiti koliko metoda vrijedi
Predviđanja tek trebaju proći provjeru na nebu. Tim planira usporediti izračune s opažanjima James Webbova svemirskog teleskopa i velikih zemaljskih opservatorija. Webb već mjeri slabe infracrvene i optičke signale iz udaljenih galaksija, no pojedine se linije mogu izgubiti u pozadinskom šumu ili preklopiti sa signalima drugih elemenata.
Ako se omjeri iz modela pokažu pouzdanima, mangan bi mogao dopuniti postojeće metode određivanja kemijskog sastava galaksija. To je osobito važno za udaljene objekte čiju prošlost ne možemo pratiti izravno. Svjetlost do nas putuje milijardama godina, pa spektar takve galaksije ujedno predstavlja snimku njezina ranijeg kemijskog stanja.
Studija zasad donosi popis predviđenih signala i pokazuje koje bi se linije najviše isplatilo tražiti. Tek usporedba s neovisnim opažanjima može potvrditi hoće li mangan zaista postati pouzdan pokazatelj kemijske evolucije galaksija.
