Nećete vjerovati što je James Webb upravo otkrio u ranom svemiru

U doba prepunom astronomske renesanse, lansiranje svemirskog teleskopa James Webb (JWST) označilo je novu eru u istraživanju svemira, naslijedivši slavni Hubbleov teleskop NASA-e. Ovim pionirskim korakom, granice našeg vizualnog dohvata svemira znatno su proširene. Trenutne studije prodiru u samu zoru svemira, istražujući razdoblje samo 500 milijuna godina nakon Velikog praska, otvarajući prozor u vrijeme kada je svemir bio tek u ‘začetku’ svoje bogate povijesti.

Međutim, galaksije koje su predmet promatranja sve su samo ne nezrele. Najnovija otkrića pokazuju postojanje galaksija koje su masivnije i razvijenije nego što se prethodno pretpostavljalo za tako rani period, što pridonosi redefiniranju našeg shvaćanja procesa formiranja i evolucije galaksija.

Međunarodni istraživački tim, poznat pod nazivom “Glass suradnja“, što je oznaka za koordinirani napor međunarodne znanstvene zajednice, nedavno je objavio rezultate istraživanja jedne od najstarijih poznatih galaksija, imenovane Gz9p3, u časopisu Nature Astronomy.

Nevjerojatna galaksija Gz9p3

Imenovanje galaksije Gz9p3 proizlazi iz kombinacije inicijala suradničkog tima i vrijednosti crvenog pomaka z=9.3, što predstavlja mjerilo udaljenosti objekta od Zemlje, simbolizirajući tako povezanost i metodologiju znanstvenog istraživanja. Do nedavno, Gz9p3 predstavljala je tek pojedinačnu svjetlosnu točku kroz leće svemirskog teleskopa Hubble. No zahvaljujući JWST-u, znanstvenici su uspijeli promatrati ovu galaksiju kakva je bila prije otprilike 510 milijuna godina nakon Velikog praska, odnosno gotovo 13 milijardi godina unazad.

Analize su pokazale da je Gz9p3 iznenađujuće masivna i razvijena za tako mladi svemir, s nekoliko milijardi zvijezda već formiranih. Ova galaksija je, prema znanstvenim procjenama, deset puta masivnija od bilo koje druge poznate galaksije iz tog vremenskog perioda. Ova saznanja upućuju na zaključak da su zvijezde unutar Gz9p3 nastale mnogo brže i efikasnije nego što su znanstvenici prethodno zaključivali. Osim što je Gz9p3 iznimno masivna, njena kompleksna struktura odmah ukazuje na to da svjedočimo jednom od najranijih poznatih slučajeva spajanja galaksija.

Interakcija dviju galaksija

JWST snimke otkrivaju morfologiju karakterističnu za interakciju dviju galaksija. Ovaj proces spajanja još uvijek je u tijeku, s obzirom na to da se i dalje mogu razlikovati dvije odvojene komponente. Spajanjem dviju masivnih galaksija, dio materije se izbacuje iz sistema, što upućuje na zaključak da je riječ o jednom od najudaljenijih spajanja galaksija ikad zabilježenih. Nadalje, ova studija je proširila analizu na populaciju zvijezda unutar spajajućih se galaksija. Korištenjem JWST-a, moguće je bilo razlučiti spektar galaksije, raslojavajući svjetlost na način sličan djelovanju prizme na bijelu svjetlost.

Uobičajeno, vizualna promatranja udaljenih objekata naglašavaju prisutnost vrlo mladih zvijezda, čija svjetlost prevladava u skupljenim podacima. Međutim, nova spektroskopska analiza omogućila je razlikovanje između mlade, svijetle populacije zvijezda, nastale kao posljedica spajanja galaksija, i znatno starije populacije, koja postoji već više od 100 milijuna godina. Spektroskopija je pružila toliko detaljne uvide da su znanstvenici mogli uočiti suptilne karakteristike koje ukazuju na postojanje starijih zvijezda, čime se potvrđuje da je galaksija Gz9p3 bogatija i složenija nego što se na prvi pogled može zaključiti.

Prisutnost specifičnih elemenata

Otkriće specifičnih elemenata u spektru galaksije, uključujući silicij, ugljik i željezo, ukazuje na postojanje zrele populacije zvijezda koja je doprinijela kemijskom obogaćivanju galaksije. Ne samo da je veličina galaksija iznenađujuća, već i brzina kojom su dosegle svoje kemijski zrelo stanje izaziva divljenje. Ova otkrića pružaju dokaze o brzoj i učinkovitoj akumulaciji zvijezda i metala odmah nakon Velikog praska, povezanih s kontinuiranim procesima spajanja galaksija, što ukazuje na to da su masivne galaksije s milijardama zvijezda postojale ranije nego što je to prethodno bilo poznato.

Dok izolirane galaksije razvijaju svoje zvjezdane populacije iz vlastitih ograničenih zaliha plina, što može biti relativno spor proces, interakcije između galaksija mogu privući nove priljeve nezagađenog plina, čime se omogućava brza formacija zvijezda. Spajanja galaksija dodatno ubrzavaju akumulaciju mase i rast, pružajući dinamičan kanal za evoluciju galaksija. Najveće galaksije u našem suvremenom svemiru, uključujući i Mliječnu stazu, prošle su kroz seriju spajanja s manjim galaksijama kako bi dostigle svoje sadašnje dimenzije.

Redefiniranje svemira nakon Velikog praska

Ova promatranja Gz9p3 pokazuju da su galaksije bile sposobne brzo akumulirati masu u ranom svemiru kroz procese spajanja, s većom učinkovitošću formiranja zvijezda nego što su znanstvenici prethodno anticipirali. Ova i ostala promatranja pomoću JWST-a potaknula su astrofizičare na reviziju modela ranih epoha svemira. Iako temeljna kozmološka shvaćanja ostaju valjana, znanstvene pretpostavke o brzini i načinu formiranja galaksija vjerojatno zahtijevaju korekciju, budući da su galaksije masivnije nego što su znanstvenici ikada smatrali mogućim.

Ovi rezultati stižu u trenutku kada obilježavamo dvije godine znanstvenih promatranja korištenjem JWST-a, što predstavlja prekretnicu u našem razumijevanju svemira. Kako broj promatranih galaksija raste, astronomi koji se bave proučavanjem rane faze svemira prelaze s faze otkrića na razdoblje kada imamo dovoljno bogate uzorke za izgradnju i usavršavanje novih teorijskih modela.