U svemiru starom tek oko 1 milijardu godina nakon Velikog praska astronomi su pronašli golemo i vrlo gusto jato masivnih galaksija koje u tom razdoblju stvaraju zvijezde iznimno intenzivno, iz urušavajućih oblaka prašine. Rezultati su objavljeni u časopisu Astronomy & Astrophysics, a istraživanje vodi Guilaine Lagache sa Sveučilišta Aix-Marseille. Autori navode da opažena struktura izgleda kao izazov postojećim modelima o tome koliko su se brzo zvijezde mogle stvarati u najranijem svemiru.
U mladim galaksijama golemi oblaci plina i prašine mogu se urušavati pod vlastitom gravitacijom i pokretati brze epizode stvaranja zvijezda. Takvi se procesi proučavaju promatranjem iznimno udaljenih galaksija, čija svjetlost do Zemlje stiže tek sada, nakon putovanja duljeg od 12 milijardi godina.
Prašina skriva velik dio stvaranja zvijezda
Ključna poteškoća je u tome što prašina u udaljenim galaksijama snažno upija svjetlost koju emitiraju mlade zvijezde, pa su ta područja često nevidljiva u vidljivom dijelu spektra. “Značajan dio stvaranja zvijezda skriven je na taj način”, objašnjava Lagache. “Prašina upija ultraljubičastu i optičku svjetlost mladih zvijezda i ponovno je emitira na duljim valnim duljinama, što znači da su ti signali uglavnom nevidljivi u ultraljubičastim, optičkim i bliskoinfracrvenim pregledima neba.”
U praksi to, prema autorima, znači da su snažni instrumenti poput svemirskog teleskopa James Webb te galaksije dosad promatrali na duljim valnim duljinama, gdje se ne mogu pronaći dokazi o stvaranju zvijezda.
NIKA2 i N2CLS otvaraju put do “skrivene” aktivnosti
Kako bi se otkrilo ono što prašina zaklanja, astronomi moraju tražiti sjaj koji nastaje kada prašina ponovno zrači energiju, i to na duljim valnim duljinama, od srednjeg infracrvenog područja do milimetarskog radiopodručja. Taj dio spektra posljednja tri desetljeća bio je meta opsežnih kozmoloških pregleda neba.
Lagachein tim 2017. pokrenuo je NIKA2 Cosmological Legacy Survey (N2CLS), koristeći kameru NIKA2 postavljenu na radioteleskop IRAM 30 m u Španjolskoj. Instrument može istodobno kartirati nebo na valnim duljinama 1,2 mm i 2 mm, uz dosad neviđenu osjetljivost i znatno veće vidno polje od prijašnjih instrumenata. “To omogućuje da se statistička istraživanja prašnjavih galaksija u kojima nastaju zvijezde prošire na slabije tokove zračenja i ranije kozmološke epohe nego što je prije bilo moguće, te da se prepoznaju rijetke, ekstremne strukture prašnjavih galaksija u mladom svemiru”, kaže Lagache.
Od početka pregleda N2CLS je, kako navode autori, u jednom od promatranih polja došao blizu temeljne promatračke granice, gdje se osjetljivost više ne može bitno poboljšati dodatnim vremenom promatranja. Razlog više nije šum instrumenta, nego miješanje svjetlosti mnogih slabih, udaljenih galaksija koje su na nebu zbijene vrlo blizu jedna drugoj.
Upravo na temelju tog iznimno dubokog skupa podataka tim je identificirao rekordan broj masivnih, prašnjavih galaksija udaljenih više od 12 milijardi svjetlosnih godina, pri čemu milimetarsko zračenje otkriva izvanredno visoke stope stvaranja zvijezda. “Neki od tih objekata stvaraju zvijezde vrtoglavom brzinom, i do tisuću puta brže nego naša Mliječna staza, a ipak su potpuno nevidljivi čak i na najdubljim snimkama svemirskog teleskopa Hubble, jer ih prašina u potpunosti zaklanja”, kaže Lagache.
Analiza je zatim otkrila i širi kontekst: u vrijeme kada je svemir bio star oko 1 milijardu godina, te su galaksije već bile okupljene u iznimno gustu, izduženu strukturu, kozmički filament koji se proteže kroz desetke milijuna svjetlosnih godina. U usporedbi s aktualnim teorijskim modelima, galaksije u toj strukturi izgledaju kao da su se formirale znatno brže nego što se očekuje tako brzo nakon Velikog praska, pa bi nalaz mogao otvoriti pitanje koliko učinkovito galaksije mogu rasti u najranijim epohama. “Ovi rezultati sugeriraju da u određenim okruženjima u ranom svemiru galaksije mogu stvarati zvijezde iznimno učinkovito, znatno više nego što predviđaju sadašnji teorijski modeli”, zaključuje Lagache
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.
