Međunarodna istraživačka skupina predvođena Talijanskim nacionalnim institutom za astrofiziku (INAF) i sastavljena od 34 istraživačka instituta i sveučilišta diljem svijeta koristila je bliski infracrveni spektrograf (NIRSpec) na Svemirskom teleskopu James Webb (JWST) kako bi svjedočila dramatičnoj interakciji između kvazara unutar sustava PJ308–21 i dvije masivne satelitske galaksije u udaljenom svemiru.
Opažanja, koja su provedena u rujnu 2022., otkrila su neviđene i zadivljujuće detalje, pružajući nove uvide u rast galaksija u ranom svemiru. Rezultati su predstavljeni 5. srpnja tijekom sastanka Europskog astronomskog društva (EAS 2024) u Padovi (Italija), a uskoro će biti objavljeni u časopisu Astronomy & Astrophysics.
Neviđena kvaliteta podataka
Opažanja ovog kvazara (već opisana od strane istih autora u drugom istraživanju objavljenom u svibnju prošle godine), jednog od prvih proučavanih s NIRSpec-om kada je svemir bio mlađi od milijardu godina (crveni pomak z = 6.2342), otkrila su podatke nevjerojatne kvalitete: instrument je “uhvatio” spektar kvazara s nesigurnošću manjom od 1% po pikselu.
Domaćinska galaksija PJ308–21 pokazuje visoku metalnost i uvjete fotoionizacije tipične za aktivne galaktičke jezgre (AGN), dok jedna od satelitskih galaksija pokazuje nisku metalnost (što se odnosi na obilje kemijskih elemenata težih od vodika i helija) i fotoionizaciju izazvanu formiranjem zvijezda; druga satelitska galaksija, s višom metalnošću, djelomično je fotoionizirana kvazarom.
Masivna crna rupa
Ovo otkriće omogućilo je astronomima da odrede masu supermasivne crne rupe u središtu sustava (oko 2 milijarde sunčevih masa). Također je potvrđeno da su i kvazar i okolne galaksije visoko razvijene u masi i obogaćivanju metalima te su u stalnom rastu.
Roberto Decarli, istraživač u INAF-u u Bologni i prvi autor članka, objašnjava: “Naše istraživanje otkriva da i crne rupe u središtu kvazara s visokim crvenim pomakom i galaksije koje ih ugošćuju prolaze kroz izuzetno učinkovit i buran rast već u prvih milijardu godina kozmičke povijesti, potpomognut bogatim galaktičkim okruženjem u kojem se ove izvori formiraju.”
Podaci su dobiveni u rujnu 2022. u sklopu Programa 1554, jednog od devet talijanskih projekata prvog ciklusa opažanja JWST-a. Decarli vodi ovaj program za proučavanje spajanja galaksije koja ugošćuje kvazar (PJ308-21) i dvije njezine satelitske galaksije.
Opažanja su provedena u modu integralne poljske spektroskopije: za svaki piksel slike može se opažati spektar cijelog optičkog pojasa (u izvornoj referentnoj okviru), pomaknut prema infracrvenom dijelu zbog širenja svemira. Ovo omogućava proučavanje raznih plinskih tragača (emisijskih linija) koristeći 3D pristup.
Prvi uvidi u optički pojas
Federica Loiacono, astrofizičarka, znanstvena suradnica i postdoktorandica u INAF-u, navodi: “Zahvaljujući NIRSpec-u, po prvi puta možemo proučavati optički pojas u sustavu PJ308-21, bogat dragocjenim dijagnostičkim podacima o svojstvima plina u blizini crne rupe u galaksiji koja ugošćuje kvazar i u okolnim galaksijama.”
“Možemo, na primjer, vidjeti emisiju vodikovih atoma i usporediti je s kemijskim elementima koje proizvode zvijezde kako bismo utvrdili koliko je plin u galaksijama bogat metalima,” dodaje Loiacono. “Zahvaljujući osjetljivosti svemirskog teleskopa James Webb u bliskom i srednjem infracrvenom području, bilo je moguće proučiti spektar kvazara i pratećih galaksija s neviđenom preciznošću u udaljenom svemiru. Samo izvanredan ‘pogled’ koji nudi JWST, sa svojim neusporedivim mogućnostima, može osigurati ovakva opažanja.”
“Rad je predstavljao pravi ’emocionalni tobogan’,” nastavlja Decarli, “s potrebom razvijanja inovativnih rješenja kako bi se prevladale početne poteškoće u redukciji podataka.”
Transformativni utjecaj instrumenata na svemirskom teleskopu James Webb naglašava njegovu ključnu ulogu u napretku astrofizičkog istraživanja.
“Do prije par godina, podaci o obogaćivanju metala (bitni za razumijevanje kemijske evolucije galaksija) bili su gotovo nedostižni, posebno na ovim udaljenostima. Sada ih možemo mapirati u detalje s samo nekoliko sati opažanja, čak i u galaksijama promatranim kada je svemir bio u svojoj mladosti,” zaključuje Decarli.
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.
