Jedan od primarnih ciljeva teleskopa James Webb, zajedničkog projekta NASA-e, ESA-e i CSA-e, jest istraživanje dalekih početaka svemira. Sada je, zahvaljujući iznimnoj rezoluciji i osjetljivosti NIRCam instrumenta na teleskopu Webb, po prvi put razotkriveno što se nalazi u neposrednom okruženju galaksija u samim počecima svemira.
Time je razriješena jedna od najvećih enigmi astronomije: zašto astronomi detektiraju svjetlost vodikovih atoma koju je, prema očekivanjima, trebao potpuno blokirati prvotni plin stvoren nakon Velikog praska. Najnovija promatranja teleskopa Webb otkrila su male i slabo svijetleće objekte u blizini upravo onih galaksija iz kojih dolazi “neobjašnjiva” emisija vodika.
Uz pomoć sofisticiranih simulacija galaksija iz ranih faza svemira, ova su promatranja ukazala na to da je izvor ove emisije vodika u kaotičnom spajanju susjednih galaksija.
Budući da svjetlost putuje konačnom brzinom (300.000 kilometara u sekundi), što je galaksija udaljenija, to je svjetlost od nje duže putovala do našeg Sunčevog sustava. Stoga promatranje najudaljenijih galaksija ne samo da nam pruža uvid u najzabačenije dijelove svemira, već nam omogućava i istraživanje prošlih stanja svemira.
Da bi istraživali vrlo rane faze svemira, astronomima su potrebni izuzetno moćni teleskopi koji mogu promatrati vrlo udaljene i samim time vrlo slabo svijetleće galaksije. Jedna od ključnih sposobnosti teleskopa Webb jest upravo promatranje tih dalekih galaksija, čime se pruža uvid u rane epohe svemira. Međunarodni tim astronoma iskoristio je izuzetne mogućnosti teleskopa Webb za rješavanje dugotrajne zagonetke u astronomiji.
Najstarije galaksije bile su mjesta intenzivne i aktivne tvorbe zvijezda te su kao takve bile bogati izvori svjetlosti koju emitiraju vodikovi atomi, poznate kao Lyman-α emisija. No, tijekom epohe reionizacije, ogromne količine neutralnog vodikovog plina okruživale su ova područja aktivne tvorbe zvijezda (tzv. zvjezdane kolijevke).
Osim toga, prostor između galaksija bio je ispunjen većom količinom tog neutralnog plina nego danas. Ovaj plin vrlo učinkovito apsorbira i raspršuje ovakvu vrstu emisije vodika, pa se dugo smatralo da Lyman-α emisija izuzetno rane faze svemira danas ne bi trebala biti vidljiva.
Pitanja i odgovori
Ipak, ova teorija nije uvijek bila u skladu s opažanjima, budući da su astronomi u prošlosti već zabilježili primjere rane emisije vodika. To je postavilo zagonetku: kako je moguće da se ova emisija vodika, koja je odavno trebala biti apsorbirana ili raspršena, i dalje može promatrati?
Callum Witten, istraživač sa Sveučilišta u Cambridgeu i vodeći autor nove studije, objašnjava: “Jedno od najzagonetnijih pitanja koje su ranija promatranja postavila bila je detekcija svjetlosti vodikovih atoma iz vrlo ranog svemira, koja bi trebala biti u potpunosti blokirana prvobitnim neutralnim plinom nastalim nakon Velikog praska. Postojale su brojne hipoteze koje su pokušale objasniti kako je ova ‘neobjašnjiva’ emisija uspjela ‘pobjeći’.”
Proboj tima ostvaren je zahvaljujući izvanrednoj kombinaciji kutne rezolucije i osjetljivosti teleskopa Webb. Promatranja s instrumentom NIRCam omogućila su identifikaciju manjih, slabije svijetlećih galaksija koje okružuju svijetle galaksije iz kojih dolazi neobjašnjiva emisija vodika. Drugim riječima, okolina ovih galaksija pokazala se kao znatno dinamičnija i prepuna manjih galaksija nego što se ranije mislilo.
Bitno je istaknuti da su ove manje galaksije spajale se, a Webb je otkrio da spajanja galaksija igraju ključnu ulogu u objašnjenju misteriozne emisije iz najranijih galaksija.
Sergio Martin-Alvarez, član tima sa Sveučilišta Stanford, dodaje: “Dok je Hubble vidio samo jednu veliku galaksiju, Webb otkriva klaster manjih međusobno interaktivnih galaksija. Ovo otkriće imalo je značajan utjecaj na naše razumijevanje neočekivane emisije vodika iz nekih od prvih galaksija.”
Tim je potom koristio najsuvremenije računalne simulacije kako bi istražio fizičke procese koji bi mogli objasniti njihove rezultate. Utvrđeno je da brzi rast zvjezdane mase kroz spajanje galaksija potiče snažnu emisiju vodika te omogućava bijeg te radijacije kroz kanale oslobađane od obilnog neutralnog plina. Tako je visoka stopa spajanja ranije nezapaženih manjih galaksija predstavila uvjerljivo rješenje za dugo trajnu zagonetku o neobjašnjivoj ranoj emisiji vodika.
Tim planira provesti daljnja promatranja galaksija u različitim fazama spajanja kako bi dalje razvijali razumijevanje procesa izbacivanja emisije vodika iz ovih evoluirajućih sustava. Na kraju će to pridonijeti poboljšanju našeg razumijevanja evolucije galaksija.
Rezultati istraživanja objavljeni su u časopisu Nature Astronomy.
Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram –t.me/kozmoshr
Pozdrav svima! Hvala što čitate Kozmos.hr! Ja sam Ivan i dugi niz godina pišem o svermiu, astronomiji, znanosti, povijesti i arheologiji, a imao sam priliku sudjelovati i u dokumentarcima Science Discovery-ja te History Channel-a.
