Pomoću svemirskog teleskopa James Webb (JWST) i opservatorija Atacama Large Millimeter/sub-millimeter Array (ALMA), međunarodni tim astronoma proveo je detaljna višefrekvencijska opažanja udaljene masivne galaksije poznate kao A1689-zD1.
Novo istraživanje donosi ključne uvide u svojstva ove galaksije, osobito u procese nastanka međuzvjezdane prašine.
Kako izgleda galaksija iz ranog svemira
A1689-zD1 je vrlo sjajna galaksija pojačanog sjaja zbog gravitacijskog lećenja, pri crvenom pomaku od približno 7,13. Promjera je oko 3 000 svjetlosnih godina, a masa njezinih zvijezda procjenjuje se na oko 2,6 milijardi masa Sunca.
Ranija opažanja pokazala su da A1689-zD1 ima metalnost blisku Sunčevoj te da sadrži znatnu količinu prašine, oko 15 milijuna Sunčevih masa. Zbog toga se smatra izvrsnim laboratorijem za proučavanje prisutnosti međuzvjezdane prašine u najranijim razdobljima kozmosa.
Upravo zato tim astronoma koji je vodio Kasper E. Heintz sa Sveučilišta u Kopenhagenu odlučio je detaljno istražiti sastav prašine u toj galaksiji koristeći podatke s JWST-a i ALMA-e. “Ponovno smo promatrali ovu galaksiju kako bismo procijenili omjer barionske tvari u međuzvjezdanom mediju, s posebnim naglaskom na procese koji dovode do stvaranja kozmičke prašine,” objasnili su istraživači.
Heintzov tim modelirao je spektarsku raspodjelu energije galaksije A1689-zD1, u rasponu od ultraljubičastog do dalekog infracrvenog dijela spektra, kako bi odredio masu zvijezda, masu prašine, količinu optičkog zatamnjenja i brzinu stvaranja novih zvijezda. Pritom su podaci s ALMA-e poslužili za procjenu ukupne dinamičke mase izvora te izračunavanje mase plina pomoću standardnih pokazatelja, uz ograničenja koja nameće cjelokupna dinamika sustava.
Neobično siromašan plin u prašini
Istraživanje je pokazalo da, iako A1689-zD1 sadrži veliku količinu prašine, njezin odnos između mase prašine i mase plina, kao i između prašine i metala, iznenađujuće je nizak, svega 0,00051, odnosno 0,061. Znanstvenici smatraju da je to posljedica visoke metalnosti ove galaksije i njezine goleme količine plina, koja iznosi oko 28 milijardi Sunčevih masa.
Zbog toga su ti omjeri u A1689-zD1 barem deset puta manji nego u Mliječnoj stazi te u Velikom i Malom Magellanovom oblaku. Podaci također pokazuju da neutralni atomski vodik (HI) u smjeru prema toj galaksiji sadrži znatno manje prašine nego što bi se očekivalo s obzirom na stupanj kemijskog obogaćenja.
Autori rada zaključuju da njihovi rezultati upućuju na promjene u sastavu i količini prašine u ranim galaksijama. “Primijetili smo da se sličan neuobičajeni omjer između prašine, plina i metala pojavljuje i u drugim metalima bogatim galaksijama pri sličnim udaljenostima, oko crvenog pomaka z ≳ 6. To sugerira da su procesi nastanka i razgradnje prašine u ranom svemiru, ili sama svojstva te prašine, bili bitno drukčiji nego u kasnijim razdobljima,” navode znanstvenici.