Kako je izgledao svemir u prvim stotinama milijuna godina nakon Velikog praska? Kako su nastale prve zvijezde i galaksije? Nova promatračka kampanja svemirskog teleskopa James Webb približit će astronome odgovorima na ta pitanja.
Program MINERVA koristi instrumente Svemirskog teleskopa James Webb (JWST) na valnim duljinama koje dosad nisu bile u središtu sličnih istraživanja. Time se otvaraju mogućnosti za otkrivanje rijetkih i neobičnih galaksija, bolje razumijevanje njihova stvaranja, provirivanje kroz oblake kozmičke prašine te istraživanje nastanka supermasivnih crnih rupa.
MINERVA (Medium-band Imaging with NIRCam to Explore ReVolutionary Astrophysics) započela je promatranja 25. srpnja, a planirano je da traju godinu dana. Voditelj istraživanja je prof. Danilo Marchesini, dekan istraživanja na Fakultetu umjetnosti i znanosti Sveučilišta Tufts, koji ističe da projekt uključuje znanstvenike i studente iz mnogih međunarodnih institucija.
Dok je svemirski teleskop Hubble već ranije istraživao slična područja, Webb donosi bez presedana visoku razlučivost u proučavanju svemira u njegovoj prvoj milijardi godina.
Gledanje u takozvanu kozmičku zoru
Pomoću Webbova instrumenta NIRCam i dodatnih opažanja instrumentom MIRI, znanstvenici će dobiti tzv. medium-band imaging (Srednjepojasna opažanja?). Za razliku od dosadašnjih širokopojasnih snimanja, koje pokrivaju velika područja ali s manjom preciznošću, ova opažanja omogućuju mnogo detaljnije razlikovanje izvora svjetlosti.
“Cilj je stvoriti vrhunsku višebojnu bazu podataka za izvan-galaktičku astronomiju,” kaže Marchesini. Projekt se usredotočuje na četiri velika izvangalaktička polja izvan Mliječne staze, očekujući najfinije detalje do sada.
Na temelju tih podataka znanstvenici će moći precizno mjeriti svojstva galaksija i njihovih zvjezdanih populacija: ukupnu masu, stopu stvaranja novih zvijezda i povijest formiranja.
Lov na rijetke objekte
Jedan od ključnih ciljeva MINERVA-e jest pronalazak rijetkih i intrigantnih objekata. Marchesini objašnjava da je za to potrebno “pokriti veliko područje svemira, jer takve galaksije, poput onih prvih koje su nastale ili pak iznenađujuće ‘uspavanih’ galaksija, uistinu rijetko nailazimo u prvoj milijardi godina kozmičke povijesti.”
Posebna pažnja posvećuje se razdoblju poznatom kao kozmička zora – vremenu nakon “tamnih doba” svemira, kada su se iz plina vodika i helija počele rađati prve zvijezde, galaksije i crne rupe.
Crveni pomak i povratak u “prošlost”
U astronomiji vrijedi pravilo: što je objekt udaljeniji, to ga gledamo dublje u prošlost. Ta udaljenost izražava se tzv. crvenim pomakom (redshift), pomakom spektra svjetlosti prema crvenom dijelu zbog širenja svemira.
Da bi promatrali svemir star tek pola milijarde godina, astronomi moraju tražiti galaksije s crvenim pomakom većim od 10. Jedan od ciljeva MINERVA-e jest pronalaženje najstarijih galaksija, s crvenim pomakom većim od 13, odnosno onih nastalih u prvih 300 milijuna godina nakon Velikog praska.
“Srednjepojasna opažanja” omogućuju razlikovanje stvarno udaljenih objekata od bližih galaksija zakrivenih prašinom, koje na širokopojasnim snimanjima mogu izgledati podjednako daleko. Takva preciznost ključna je za slaganje pouzdanije kronologije razvoja galaksija.
Uspavane galaksije i crne rupe
Znanstvenike posebno zanimaju prve tihe galaksije (quiescent galaxies) – one koje su prestale stvarati nove zvijezde. MINERVA bi trebala omogućiti njihovo praćenje od crvenog pomaka 3, gdje već znamo da postoje, pa sve do crvenog pomaka 8, u pokušaju da se otkrije kada su se uopće prvi put pojavile.
Takvi podaci pomoći će razumjeti mehanizme “gašenja” galaksija, a njihova učestalost kroz kozmičko vrijeme uspoređivat će se s računalnim modelima kako bi se povezale teorije i opažanja.
Još jedan cilj projekta odnosi se na tzv. “male crvene točke“ – neobične objekte otkrivene teleskopom Webb. Pretpostavlja se da su u pitanju supermasivne crne rupe, no nije poznato jesu li okružene plinom i zvijezdama. MINERVA bi trebala razjasniti njihovu prirodu, brojnost i ulogu u razvoju galaksija.
Znanost koja mijenja pogled na svemir
Marchesini naglašava da su teorijski modeli o nastanku supermasivnih crnih rupa danas vrlo različiti, a upravo bi “male crvene točke” mogle biti ključ razlučivanja između konkurentnih scenarija.
“MINERVA će omogućiti znanstvene rezultate koji će biti transformativni,” ističe Marchesini. “Očekujemo da će podaci koje prikupimo donijeti jasniju sliku o rađanju i rastu galaksija, njihovim zvjezdanim populacijama te ulozi crnih rupa u oblikovanju svemira.”
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.
