Webb otkrio skrivene mlade zvjezdane skupove u galaksiji NGC 628

Najranija faza života zvjezdanih skupova jedna je od najslabije vidljivih, ali i najvažnijih za razumijevanje kako galaksije stvaraju nove zvijezde. Dok su još obavijeni gustim oblima prašine i plina, takvi se skupovi na optičkim snimkama uglavnom ne vide. Upravo zato novo promatranje svemirskim teleskopom James Webb donosi znatno jasniju sliku onoga što se događa u spiralnoj galaksiji NGC 628, gdje astronomi prate mlade skupove u trenutku dok se tek počinju izdvajati iz svojega izvornog okruženja.

Riječ je o galaksiji poznatoj i kao Messier 74, udaljenoj oko 30 milijuna svjetlosnih godina. NGC 628 velika je spiralna galaksija s dvama jasno oblikovanim krakovima, a procjenjuje se da je stara između 10 i 13 milijardi godina. Unatoč tomu, u njoj i dalje traje intenzivno stvaranje zvijezda, brzinom od oko 1,7 Sunčevih masa godišnje, osobito u spiralnim krakovima, gdje se nalazi velik broj mladih zvjezdanih skupova.

Upravo su takvi sustavi bili u središtu novog istraživanja međunarodnog tima astronoma, koji je predvodila Helena Faustino Vieira sa Sveučilišta u Stockholmu. Znanstvenike je zanimao posebno rani stadij razvoja, kada su mladi zvjezdani skupovi još djelomično uronjeni u oblak iz kojeg su nastali i kada već počinju snažno djelovati na svoju okolinu.

Ono što optički teleskopi ne vide

Mladi zvjezdani skupovi gusto su zbijene, gravitacijski povezane skupine novonastalih zvijezda, najčešće mlađe od 100 milijuna godina. Smatraju se temeljnim građevnim jedinicama galaksija, pa je njihovo proučavanje važno za razumijevanje nastanka zvijezda, njihove evolucije i galaktičke dinamike. No bez uvida u njihovu najraniju fazu ta slika ostaje nepotpuna.

Problem je u tome što su u toj fazi još skriveni u prašnjavim oblacima iz kojih su nastali. Istodobno masivne mlade zvijezde već počinju mijenjati svoju okolinu snažnim zračenjem i zvjezdanim vjetrovima, pa oblikuju višefazni međuzvjezdani medij. Zbog toga takvi skupovi neko vrijeme ostaju praktički nevidljivi u optičkom dijelu spektra i često izmiču klasičnim istraživanjima.

Kako bi ih uopće mogli vidjeti, istraživači su upotrijebili Webbov instrument NIRSpec, bliski infracrveni spektrograf koji može zaviriti kroz guste molekularne oblake. U sklopu programa FEAST analizirali su početni uzorak od 14 mladih zvjezdanih skupova u galaksiji NGC 628, kao i njihovo neposredno okruženje te difuzni međuzvjezdani medij.

Rezultati pokazuju da su astronomi doista uhvatili skupove u vrlo ranoj razvojnoj fazi. Oni su još djelomično uronjeni u izvorni oblak, ali već aktivno pokreću procese zvjezdane povratne sprege, odnosno snažno mijenjaju fizičke uvjete u prostoru koji ih okružuje.

Tragovi vrućih i mladih zvijezda

U spektrima su zabilježene brojne rekombinacijske linije helija i vodika, jasan trag područja ioniziranog vodika, odnosno H II regija, koje pokreću upravo ti mladi zvjezdani skupovi. Istodobno su uočeni i prijelazi molekularnog vodika te snažna emisija policikličkih aromatskih ugljikovodika na valnoj duljini od 3,3 mikrometra, koja dolazi iz okolnih područja gdje ultraljubičasto zračenje mladih zvijezda mijenja sastav plina i prašine.

Sve to pokazuje da se promatrani skupovi nalaze u vrlo ranoj i iznimno aktivnoj fazi razvoja. U njima prevladavaju vruće, mlade i masivne zvijezde koje snažno ioniziraju svoju okolinu. Izmjereni tokovi ionizirajućih fotona upućuju na to da emisijom dominiraju zvijezde spektralnih tipova O8.5V do O8V.

Istraživanje je ujedno potvrdilo da je riječ o doista vrlo mladim sustavima. Procjene temeljene na prilagodbi spektralne raspodjele energije daju im srednju starost od oko tri milijuna godina. S druge strane, skupovi u čijim se spektrima vide obilježja razvijenijih zvijezda, poput crvenih superdivova, procijenjeni su na više od devet milijuna godina.

Rezultati pritom otkrivaju i jasan razvojni slijed. Kako zvjezdani skupovi stare i postupno se oslobađaju oblaka u kojem su nastali, slabi i emisija molekularnog vodika i policikličkih aromatskih ugljikovodika. To upućuje na blisku povezanost između mladih skupova i njihova neposrednog okruženja, koje se mijenja usporedo s njihovim izranjanjem iz prašine i plina.

Upravo je u tome šira važnost ovog istraživanja. James Webb ne otkriva samo novu skupinu mladih zvijezda u obližnjoj galaksiji, nego otvara pogled na kratko i dosad teško dostupno razdoblje u kojem zvjezdani skupovi tek počinju preoblikovati prostor oko sebe. Time astronomi dobivaju precizniji uvid u procese koji s vremenom oblikuju strukturu čitavih galaksija.