Svemirski teleskop James Webb zabilježio je 104 kratkotrajna pojačanja sjaja pojedinačnih zvijezda u galaksiji poznatoj kao Zmaj (engl. Dragon), čija je svjetlost do nas putovala oko 6,5 milijardi godina. To je oko 2,4 puta više od dosadašnjeg rekorda od 44 takva događaja, objavljenog početkom 2025. za istu galaksiju. Uz veći uzorak, astronomi su prvi put mogli statistički procijeniti kakve su to zvijezde, koliko je zvijezda u prednjem planu koje djeluju kao sitne leće i gdje prolaze crte najvećeg povećanja. Broj 104 odnosi se na događaje, odnosno kandidate, a ne na 104 potvrđene zvijezde.
Analizu je vodio José María Palencia s Instituta za fiziku Kantabrije (IFCA) u Santanderu, zajedničkog instituta španjolskog Vijeća za znanstvena istraživanja (CSIC) i Sveučilišta Kantabrije, a on i suradnici iz više zemalja pokazuju u radu u časopisu Astronomy & Astrophysics da se iz tolikog broja bljeskova može izvući statistika o samim zvijezdama i o leći.
Kako se vide zvijezde iz tako daleka
Pojedinačne zvijezde u tako dalekoj galaksiji inače se ne mogu razlučiti. Zmaj je vidljiv zahvaljujući skupu galaksija Abell 370, koji leži između nas i njega. Golema masa skupa savija svjetlost pozadinske galaksije i razvlači je u dugačak luk. Prema autorima, Zmaj je prvi divovski luk gravitacijske leće ikad otkriven, još 1987. godine.
Duž luka prolaze crte na kojima je povećanje najjače, takozvane kritične krivulje. Zvijezda blizu takve crte može biti povećana stotinama ili tisućama puta. To još nije dovoljno da bi se trajno vidjela, ali u skupu ima i mnogo zvijezda koje se nalaze između njegovih galaksija. Kada jedna od njih prođe ispred već povećane pozadinske zvijezde, djeluje kao dodatna mala leća i nakratko joj još pojača sjaj. Ta se pojava zove mikrolećenje, a Webb takve kratke bljeskove otkriva usporedbom snimaka iz različitih razdoblja.
Što je novo u odnosu na 2025.
U siječnju 2025. pisali smo o prvom velikom uzorku takvih događaja u Zmaju. Tim koji je predvodio Yoshinobu Fudamoto sa Sveučilišta Chiba tada je u časopisu Nature Astronomy opisao 44 povećane zvijezde. Novi rad od toga se razlikuje na tri načina.
Prvo, uzorak je veći. Palencia i suradnici obradili su sve javno dostupne Webbove snimke Zmaja kamerom NIRCam u četiri infracrvena filtra, nastale od prosinca 2022. do prosinca 2024. Svaku su snimku uspoređivali s medijanom ostalih snimaka kako bi izdvojili ono što se promijenilo. Od 224 detekcije izdvojili su 104 jedinstvena kandidata. Kada su svojom metodom obradili samo podatke korištene u ranijem radu, dobili su 43 događaja, što se dobro slaže s ranijih 44. Metode su dakle usporedive, a veći broj dolazi od novih snimaka.
Drugo, rad pažljivije razlikuje događaje od zvijezda. Kada se dva bljeska pojave na istom mjestu u uzastopnim snimkama, ne može se reći je li riječ o istoj zvijezdi ili o dvjema. Neki kandidati koji se ponavljaju u razmaku od nekoliko mjeseci mogli bi biti promjenjive zvijezde poput cefeida, ali snimaka je premalo i nisu dovoljno česte da bi se to potvrdilo.
Treće, više od stotinu događaja dovoljno je za statističku analizu.
Što pokazuje statistika
Prema bojama, kandidata je otprilike jednako plavih i crvenih, uz nekoliko žutih. Plavi su vjerojatno vrući masivni superdivovi, a crveni superdivovi u kasnim fazama života. Takav omjer, prema autorima, upućuje na razmjerno mladu zvjezdanu populaciju ili nedavno razdoblje pojačanog nastanka zvijezda.
Iz učestalosti bljeskova tim je procijenio i koliko mase u obliku zvijezda ima u skupu ispred Zmaja. Uz pretpostavljeni oblik raspodjele sjaja zvijezda dobili su oko 104 Sunčeve mase po kvadratnom parseku, otprilike dvostruko više nego što se procjenjuje iz slabog svjetla zvijezda između galaksija skupa. Obje procjene ovise o pretpostavkama o tome koliko je zvijezda pojedine mase, pa razlika zasad nije dokaz skrivene mase.
Bljeskovi služe i kao karta. Ondje gdje ih je najviše prolazi kritična krivulja. Na jednom dijelu luka tako određen položaj odstupa 0,59 lučne sekunde od položaja koji predviđa model leće korišten u radu, a autori to odstupanje ocjenjuju kao statistički snažno. Drugi modeli krivulju smještaju bliže izmjerenom položaju. Takva mjerenja mogu pomoći da se preciznije odredi raspodjela mase u skupu, uključujući tamnu tvar.
Trag tamne tvari, ali ne i test
Ovakve zvijezde zanimljive su i zbog ideje valne tamne tvari, prema kojoj bi tamnu tvar činile iznimno lagane čestice koje se na velikim razmjerima ponašaju kao valovi. Takva tamna tvar trebala bi stvoriti izraženu asimetriju: više bljeskova s jedne strane kritične krivulje nego s druge. Blagu asimetriju predviđa i standardni model hladne tamne tvari. Novi uzorak asimetriju i dalje pokazuje.
Autori ipak upozoravaju da bi i mali pomaci položaja krivulje u modelu leće mogli dati sličan uzorak. Prema njihovim riječima, podaci zasad daju zanimljiv trag, ali ne i odlučujući test.
Sljedeći korak
Da bi kandidati postali potvrđene zvijezde, potrebna su češća promatranja koja bi pokazala kako se sjaj svakog bljeska mijenja tijekom vremena, te bolji modeli leće. Do tada Zmaj ostaje galaksija s najvećim poznatim brojem takvih događaja, a njegova svjetlost potječe iz razdoblja kada je svemir bio star nešto više od polovice današnje starosti.
Webb gravitacijske leće koristi i drugdje, primjerice kada je iza zlatnih galaksija snimio prizore povećane više od 300 puta.
