Veliki i Mali Magellanov oblak, dvije nepravilne patuljaste galaksije i sateliti Mliječne staze, uskoro ulaze u središte opsežnog petogodišnjeg promatračkog programa. Veliki Magellanov oblak udaljen je oko 163 000 svjetlosnih godina, a Mali oko 206 000 svjetlosnih godina, pa zbog blizine predstavljaju iznimno pogodne prirodne laboratorije za razumijevanje nastanka i razvoja galaksija. Upravo njima posvetit će se nova istraživačka skupina koja se formira pri Leibnizovu institutu za astrofiziku u Potsdamu (AIP).
U oba oblaka nalazi se niz objekata i područja koja već desetljećima privlače pozornost astronoma. U Velikom Magellanovu oblaku smještena je maglica Tarantula, izrazito aktivno područje stvaranja zvijezda koje uključuje neke od najvećih poznatih zvijezda. Mali Magellanov oblak domaćin je NGC 346, otvorenog zvjezdanog skupa s brojnim masivnim zvijezdama, u kojem se i dalje formira velik broj zvijezda velike mase. Oba oblaka sadrže i promjenjive zvijezde koje služe kao standardne svijeće u kozmičkoj ljestvici udaljenosti, a to je tek dio šireg popisa njihovih znanstveno zanimljivih obilježja.
Istraživanje procesa poput stvaranja zvijezda ponekad je jednostavnije u galaksijama izvan Mliječne staze, upravo zato što se promatranja vlastite galaksije odvijaju iznutra, pa nije moguće obuhvatiti cjelokupnu strukturu iz jedne promatračke točke. Veliki i Mali Magellanov oblak, promatrani iz povoljne perspektive, omogućuju detaljnije praćenje načina na koji galaksije mijenjaju svojstva kroz vrijeme i kako se razvijaju.
4MOST i VISTA kao temelj petogodišnjeg programa
Nova istraživačka skupina usmjerit će se na pitanje kako galaksije nastaju i kako se njihova svojstva mijenjaju tijekom vremena. Ključ razumijevanja šire slike evolucije galaksija leži u razlučivanju pojedinačnih zvijezda i njihovih svojstava, jer se iz ponašanja zvjezdanih populacija rekonstruira povijest sustava u cjelini. Rad skupine oslanjat će se na rezultate instrumenta 4MOST, četverometarskog višeciljnog spektrografskog sustava “Multi-Object Spectrograph Telescope” postavljenog na teleskopu VISTA u opservatoriju Paranal.
VISTA, odnosno “Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy”, širokokutni je teleskop s primarnim zrcalom promjera 4,1 metar koji promatra i dio infracrvenog spektra. Namijenjen je pregledu južnog neba u bliskom infracrvenom području, a opisan je kao najveći svjetski objekt posvećen takvoj vrsti istraživanja. VISTA koristi digitalnu kameru mase tri tone i razlučivosti 67 megapiksela, dok je 4MOST spektroskopski pregledni instrument s optičkim vlaknima pričvršćen na VISTA-u.
Planirani program predviđa da će VISTA i 4MOST tijekom pet godina biti u potpunosti posvećeni ovom nizu pregleda, bez drugih promatranja. Instrument 4MOST ostvario je prvo svjetlo u listopadu i trenutačno se nalazi u fazi puštanja u rad. Početak punih znanstvenih operacija predviđen je za drugo tromjesečje 2026. godine.
Pola milijuna zvijezda pod povećalom
Na čelu nove istraživačke skupine bit će dr. Lara Cullinane, postdoktorandica pri Leibnizovu institutu za astrofiziku u Potsdamu, čiji je znanstveni rad usmjeren na detaljna fotometrijska, kinematička i kemijska svojstva pojedinačnih zvijezda u širem galaktičkom kontekstu. Cullinane je suvoditeljica konzorcijskog pregleda 4MOST One Thousand and One Magellanic Fields (1001MC), čiji je cilj rekonstruirati povijest međusobnih interakcija Velikog i Malog Magellanova oblaka analizom gibanja i kemijskog sastava njihovih zvjezdanih populacija, osobito u rubnim područjima. “Moje se trenutačno istraživanje usredotočuje na Magellanove oblake. Suvoditeljica sam konzorcijskog pregleda “4MOST One Thousand and One Magellanic Fields (1001MC)” i cilj mi je pratiti učinke međusobnih interakcija oblaka analizom kinematike i zastupljenosti elemenata u njihovim zvjezdanim populacijama, osobito u rubnim područjima.”
Pregled “One Thousand and One Magellanic Fields (1001MC)” prikupit će spektre za oko pola milijuna zvijezda u Magellanovim oblacima. Mjerit će kemijski sastav, odnosno zastupljenost elemenata, kao i kinematiku različitih zvjezdanih populacija, s ciljem da se jasnije razumije kako su se oblaci formirali i kako su međusobno djelovali. Cullinane je u priopćenju za javnost dodatno pojasnila pristup: “Moj rad uključuje detaljno proučavanje fotometrijskih, kinematičkih i kemijskih svojstava razlučenih zvjezdanih populacija u obližnjim galaksijama kako bi se pratila njihova povijest i bolje razumjeli procesi koji pokreću njihovu evoluciju kroz kozmičko vrijeme.”
Magellanovi oblaci pritom se u nekoliko važnih aspekata razlikuju od Mliječne staze. Bogatiji su plinom, što znači da veći udio njihove mase čine vodik i helij, ali imaju nižu metalnost. Također se doima da zvijezde formiraju u epizodnim naletima, umjesto u stabilnom i ujednačenom ritmu. Istodobno, njihove zvijezde obuhvaćaju raspon od vrlo mladih do vrlo starih, što upućuje na to da stvaranje zvijezda traje već dugo.
Mnogo pitanja
Unatoč dugoj povijesti promatranja, otvorenih pitanja i dalje je mnogo. Kao sateliti Mliječne staze, Magellanovi oblaci dugo su se smatrali sustavima koji već dugo kruže oko naše galaksije. No podatci ESA-ine misije Gaia upućuju na mogućnost da se nalaze tek na svojem prvom prolasku pokraj Mliječne staze.
Jedan od ključnih zagonetnih elemenata sustava jest Magellanov tok, golemi tok plina sadržan u oblacima velike brzine koji se proteže iza oblaka i prema galaktičkom južnom polu Mliječne staze. Ispred toka nalazi se struktura poznata kao “Leading Arm”. Što je stvorilo te pojave još je otvoreno pitanje: jesu li presudnu ulogu imale sile dinamičkog tlaka, plimne interakcije, međusobni sudari i prolazi dvaju oblaka ili kombinacija tih procesa.
Pitanja se protežu i na samu prirodu stvaranja zvijezda u oblacima. Zašto se stvaranje zvijezda javlja u naletima, što ih pokreće i imaju li presudnu ulogu interakcije između oblaka ili njihovi susreti s Mliječne stazom, ili su odlučujući unutarnji procesi u samim galaksijama. Jednako je važno i kako su se kroz vrijeme mijenjale kemijske zastupljenosti elemenata te gradijenti metalnosti u oblacima, i što ti uzorci govore o stvaranju zvijezda kroz kozmička vremenska razdoblja te o tokovima i miješanju plina.
Za odgovore na takva pitanja, astronomiji su redovito potrebni veliki skupovi podataka. Velike pregledne kampanje već su pokazale znanstvenu vrijednost, a dio njih bio je usmjeren upravo na Magellanove oblake. Među njima su “VISTA survey of the Magellanic Clouds system (VMC), SMC in Time: Evolution of a Prototype interacting late-type dwarf galaxy (STEP), Survey of the MAgellanic Stellar History (SMASH) i Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE).”
No, prema dokumentu Europskog južnog opservatorija koji opisuje 4MOST, riječ je ponajprije o fotometrijskim pregledima, bez ključnih spektroskopskih podataka. U dokumentu se ističe: “Uz to bogatstvo fotometrijskih promatranja, koja tek trebaju biti u potpunosti iskorištena (uključujući i podatke satelita Gaia), uočljiv je izražen nedostatak spektroskopskih promatranja kroz raspon zvjezdanih populacija i podstruktura Magellanovih oblaka.”
Dostupna spektroskopska promatranja pritom, prema istom izvoru, nemaju razlučivost potrebnu za kemijsko označavanje, snažnu metodu za određivanje povijesti zvjezdanih populacija. Program “4MOST One Thousand and One Magellanic Fields” trebao bi taj nedostatak ublažiti prikupljanjem spektara visoke razlučivosti za pola milijuna zvijezda. To bi, kako navodi dokument ESO-a, omogućilo “sveobuhvatno proučavanje kinematike i kemije velikog broja zvijezda u različitim evolucijskim fazama i s širokom prostornom raspodjelom”.
Veliki i Mali Magellanov oblak time postaju još važnija prilika za uvid u život galaksija, u načine na koje stvaraju zvijezde, premještaju plin, međusobno djeluju i mijenjaju se kroz vrijeme. Na kraju petogodišnjeg programa astronomi bi trebali raspolagati znatno bogatijim skupom podataka koji bi mogao rasvijetliti dio pitanja koja već dugo ostaju bez pouzdanih odgovora.
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.
