Europska svemirska agencija (ESA) redovito objavljuje dojmljive snimke svemira nastale u okviru svojih najvažnijih misija. Među njima se sve češće ističe rubrika ESA/Webb “Fotografija mjeseca“, koja prikazuje iznimne mogućnosti Svemirskog teleskopa James Webb (JWST) u visokoj razlučivosti i osjetljivosti. Ovoga mjeseca predstavljeno je osam detaljnih snimaka gravitacijski izobličenih galaksija koje je Webb zabilježio tijekom svog prvog ciklusa općih promatranja (Cycle 1 General Observation). Analiza tih galaksija pomaže znanstvenicima razumjeti kako su se galaksije formirale i razvijale te pruža vrijedan uvid u najranije faze svemira.
Einsteinova teorija i zakrivljenje svjetlosti
Gravitacijske leće prvi je predvidio Albert Einstein u svojoj općoj teoriji relativnosti, koja objašnjava da gravitacija nije sila u klasičnom smislu, već posljedica zakrivljenja prostor-vremena uzrokovanog masivnim objektima. Kada se galaksije ili skupovi galaksija poravnaju s udaljenijim izvorima svjetlosti, njihova gravitacija savija i pojačava svjetlost tih objekata, djelujući poput golemaste kozmičke leće. Taj učinak astronomima omogućuje promatranje objekata koji bi inače bili previše slabi ili udaljeni za izravno otkrivanje. Ovisno o točnoj geometriji poravnanja, svjetlost može tvoriti različite oblike, izdužene lukove, potpune prstenove poznate kao “Einsteinov prsten” ili više ponovljenih slika istog izvora koje nazivamo “Einsteinov križ“.
COSMOS-Web: istraživanje epohe reionizacije
Osam lećastih galaksija predstavljenih u novoj seriji snimaka promatrano je u sklopu programa COSMOS-Web, opsežnog istraživanja u trajanju od 255 sati koje kombinira podatke s Webbovih instrumenata NIRCam (Near-Infrared Camera) i MIRI (Mid-Infrared Instrument). Ovaj program, poznat i kao JWST Cosmic Origins Survey, usmjeren je na proučavanje galaksija koje su postojale tijekom tzv. epohe reionizacije, između približno 200 milijuna i jedne milijarde godina nakon Velikog praska. U tom prijelomnom razdoblju prve su zvijezde i galaksije reionizirale neutralni vodik koji je ispunjavao svemir, čime je on postao proziran i dostupan suvremenim instrumentima za promatranje.
Na temelju tih promatranja istraživači su proveli dodatni projekt nazvan COSMOS-Web Lens Survey (COWLS) s ciljem identifikacije gravitacijskih leća. Pregledali su više od 42 000 galaksija i izdvojili oko 400 najizglednijih kandidata. Među njima se osam pokazalo posebno zanimljivima jer pokrivaju širok vremenski raspon između galaksija koje djeluju kao leće i onih čiju svjetlost savijaju.
Prema analizi tima, prednje galaksije potječu iz razdoblja između 2,7 i 8,9 milijardi godina nakon Velikog praska, dok su pozadinske galaksije nastale znatno ranije, kada je svemir bio mlađi od jedne milijarde godina.
Pogled u Kozmičko mračno doba
Jedan od najistaknutijih primjera nalazi se u gornjem dijelu fotografije, lijevo od središta, i nazvan je “COSMOS-Web prsten”. Ta pozadinska galaksija postojala je dok je svemir bio mlađi od jedne milijarde godina, dakle u razdoblju koje astronomi nazivaju epohom reionizacije. To je razdoblje nemoguće istraživati optičkim teleskopima jer svjetlost iz tih davnih epoha ne dopire u vidljivom dijelu spektra. Upravo zato se to doba često naziva Kozmičko mračno doba. Tek je s lansiranjem Svemirskog teleskopa James Webb postalo moguće istraživati te udaljene i prastare objekte u infracrvenom području.
Neposredno desno od “COSMOS-Web prstena” nalazi se još jedan primjer Einsteinovog prstena, manji i teže uočljiv, ali jednako znanstveno vrijedan. Taj sustav, poznat pod oznakom COSJ100018+022138, ranije je već potvrdio Svemirski teleskop Hubble, no Webb ga je prikazao s mnogo više detalja. Eliptična galaksija u prvom planu prikazuje izgled svemira otprilike četiri milijarde godina nakon Velikog praska, dok plava pozadinska galaksija potječe iz vremena kada svemir još nije dosegnuo dvije milijarde godina starosti.
Kozmičke strukture i “male crvene točke”
Na drugim dijelovima snimke uočljivi su narančasti lukovi i kompaktni crvenkasti objekti. Potonji bi, prema istraživačima, mogli biti primjeri tzv. “malih crvenih točaka” (Little Red Dots) koje je Webb otkrio tijekom ranijih promatranja i koje su od tada predmet rasprava u znanstvenoj zajednici. Neki astrofizičari smatraju da te točke predstavljaju vrlo guste, kompaktne galaksije koje su u ranim fazama formiranja supermasivnih crnih rupa, dok drugi drže da su to tek neobično prašnjave galaksije s ekstremno visokom stopom stvaranja zvijezda.
Bez obzira na njihovu pravu prirodu, snimke ovih objekata potvrđuju iznimne mogućnosti Svemirskog teleskopa James Webb i njegovu ključnu ulogu u razumijevanju svemira. Promatranja gravitacijskih leća ne samo da otkrivaju detalje o ranim galaksijama, nego i omogućuju testiranje Einsteinove teorije relativnosti na kozmičkim razmjerima. U širem smislu, ovi rezultati potvrđuju osnovnu misiju teleskopa James Webb, da prati razvoj struktura u svemiru od prvih zvijezda i galaksija pa sve do današnjeg kozmosa koji promatramo.
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.
