Ovo je jedan od novijih članaka s NASA-inog sajta Svemirskog teleskopa Hubble.
Druga slika je nesmanjeni dio prve, dok je treća ilustracija koja se spominje na dnu teksta..
|
Priredio i prilagodio:
Zoran Knez AstroMosor |
HUBBLE OTKRIVA POJEDINOSTI O TOME KAKO JEDNA RANA GALAKTIKA PREOBRAŽAVA SVOJE SUSJEDSTVO
Astronomi su se poslužili NASA-inim Svemirskim teleskopom Hubble kako bi njime pronašli nešto posve neočekivano - ultraljubičasto svjetlo iz galaktike koja je postojala samo 1,4 milijarde godina nakon velikog praska. Ta je galaktika sadržavala gusto upakirana jata mladih zvijezda koje su proizvodile ionizirajuće svjetlo sposobno preobraziti neprozirni neutralni plin unutar galaktike i u njenoj neposrednoj okolici. To nam je svjetlo na taj način omogućilo da vidimo galaktiku! To sugerira da su slične galaktike u ranom svemiru zaslužne za rastjerivanje neutralne magle od plina vodika, kojom je nekoć bio ispunjen cijeli svemir.
Znanstveni rad kojim je to istraživanje opisano, objavljeno je u broju Astrofizikalnog dnevnika od 23. lipnja.
Galaktika o kojoj je ovdje riječ, katalogizirana kao MXDFz4.4, postojala je u dobu reionizacije, razdoblja preobrazbe u povijesti našeg svemira. Tijekom prvih približno milijardu godina postojanja svemira, plin između zvijezda i galaktika je bio neproziran za ultraljubičasto zračenje koje posjeduje značajnu energiju. Kako je vrijeme protjecalo, tako je taj plin postajao sve prozirnijim, odnosno postajao je ioniziran. Ta promjena se nije odvila naglo, kao da je netko pritisnuo prekidač, već je ona vjerojatno potrajala više stotina milijuna godina. Istraživači još uvijek prikupljaju podatke koji bi im trebali pomoći da u potpunosti shvate na koji način se taj proces odvijao. U svemu tome, MXDFz4.4 za njih predstavlja presedan od ključne važnosti.
"Smatrali smo da će biti nemoguće uočiti neku galaktiku poput ove", kaže prvi autor spomenutog znanstvenog rada Ilia Goovaerts, postdoktorand iz STScI-ja u Baltimoreu. "Istraživači su očekivali da će magla od neutralnog vodika koja je ispunjala rani svemir biti isuviše gusta i neprozirna da bismo mogli vidjeti to ionizirajuće svjetlo. Hubble nije svjetlo samo registrirao, već nam je i pomogao razotkriti nevjerojatne pojedinosti o svojstvima te galaktike."
Veliki bijeg svjetla
Mlade masivne zvijezde odašilju ultraljubičasto svjetlo koje je u stanju ionizirati atome vodika. Dok je to svjetlo tijekom 12 milijardi godina putovalo do Hubblea, svemir se širio, tjerajući valne duljine zračenja da se rastežu prema crvenom kraju spektra, u vidljivo područje. To što Hubble vidi određeni valni pojas, zajedno s osjetljivošću i razlučivošću koje jamči položaj toga teleskopa u svemiru, čine ga jedinim instrumentom koji je u stanju zabilježiti ultraljubičasto svjetlo iz ranog svemira.
"Astronomi su pronašli puno galaktika koje su postojale u to doba, na početku povijesti svemira, ali nikad dosad nismo uočili ionizirajuće fotone koji bi stizali iz neke od njih. To čini MXDFz4.4 jedinstvenom", kaže Marc Rafelski, koautor spomenutog znanstvenog rada i zamjenik voditelja Hubbleove misije pri STScI-ju.
Hubbleove duge ekspozicije, pronađene u već postojećim arhivima nekoliko različitih sustavnih pretraživanja, otkrile su da su mlade masivne zvijezde u toj galaktici izvor ultraljubičastog svjetla, koje je raščistilo okolni svemir. Te su zvijezde nastale u zvjezdorodnim provalama unutar nekoliko posljednjih milijuna godina postojanja MXDFz4.4 i one su natiskane u njoj jedna uz drugu.
Taj dojam prenapučenosti pojačavaju činjenice da je MXDFz4.4 površinom oko 100 puta manja od Mliječnog Puta, te da ona nove zvijezde proizvodi 10 puta brže od naše galaktike.
"Mnoštvo mladih, vrućih i masivnih zvijezda u tako malom prostoru će se puno lakše svojim zračenjem probiti kroz neprozirni plin", primijećuje Goovaerts. Istraživači procjenjuju da barem 50 posto toga ionizirajućeg zračenja visoke energije, kojega proizvode mlade zvijezde, prolazi kroz okolni plin.
Životni vijek masivnih zvijezda je ovdje također igrao ulogu, budući one potraju samo nekoliko milijuna godina. Mnoge od njih eksplodiraju kao supernove, oslobađajući pri tom ogromne količine energije i probijajući (u okolnom plinu) orijaške rupe kroz koje može pobjeći još svjetla.
U suradnji s drugim zvjezdarnicama
Hubble nije mogao sve ovo napraviti sam. Zaključci koje se ovdje iznosi su podržani i podacima dobivenima NASA-inim Svemirskim teleskopom James Webb, u bliskoinfracrvenom svjetlu, te instrumentom MUSE kojega koristi ESO-in četvrti Vrlo veliki teleskop (engl. krat. VLT), u vidljivom svjetlu. Galaktika MXDFz4.4 je tako nazvana jer je uočena u MUSE-ovom pretraživanju MXDF (MUSE eXtremely Deep Field). (z4.4 znači da MXDFz4.4 pokazuje crveni pomak od z = 4,4. Prim. prev.)
Istraživački tim je Webbove podatke iskoristio da odredi masu MXDFz4.4, analizira joj starije zvijezde i izmjeri kako je tijekom vremena tekla zvjezdorodna aktivnost u njoj. Starije zvijezde u toj galaktici su manje masivne i hladnije, pa one ne mogu biti zaslužne za promjenu stanja u kojemu se nalazi okolni plin.
Usporedba Hubbleovih i Webbovih podatka je pokazala i to da se nedavna zvjezdorodna aktivnost odvijala u krakotkrajnim žestokim provalama. "Bez Webba koji bi razjasnio što smo to vidjeli u Hubbleovim podacima, ne bismo mogli doći do ovih zaključaka", ističe Rafelski.
Podaci dobiveni VLT-om su pokazali kada je točno MXDFz4.4 postojala: 1,4 milijarde godina nakon velikog praska. Prije ovog otkrića, istraživači su bili identificirali jedino jednu galaktiku koja je odašiljala ionizirajuće svjetlo u vrijeme kada je svemir bio star 1,6 milijardi godina. Usto je bila uočena i šačica sličnih primjera, ali tu se radilo o galaktikama koje su postojale kada je svemir bio star oko 2 milijarde godina. MXDFz4.4 je istraživače dovela bliže donošenju čvrstih zaključaka o tome kako se odvijalo doba reionizacije.
Širenje onoga što znamo
Proučavanje doba reionizacije je pothvat koji traje već desetljećima. Istraživači su koristili statističke podatke dobivene o zvjezdanim populacijama u obližnjim galaktikama, u kojima možemo vidjeti fine pojedinosti, kako bi načinili dobro upućene procjene o onome što se moglo zbivati u galaktikama ranog svemira. Drukčije se nije moglo jer su zvjezdane populacije u tim ranim galaktikama predaleko od nas da bi ih se moglo razlučiti i proučiti.
Istraživači su 2023. g. putem Webba pokazali da su zvijezde u galaktikama emitirale dovoljno svjetla da zagriju i ioniziraju plin oko sebe već 900 milijuna godina nakon velikog praska. Bio je to veliki iskorak, ali astronomima su bile neophodne galaktike poput MXDFz4.4 da bi mogli u potpunosti objasniti kako se taj proces odvijao. Naime, ta galaktika pokazuje kako je svjetlo visoke energije iz mladih zvijezda uspijevalo pobjeći plinu i prašini unutar same galaktike.
Moguće je da postoje i druge galaktike poput MXDFz4.4, koje čekaju da ih otkrijemo.
"Hubbleove opservacije MXDFz4.4 nam omogućuju da provjerimo naše pretpostavke puno bliže dobu reionizacije no što je to dosad bilo moguće", kaže Rafelski. "Ako bismo pronašli još takvih galaktika, osobito onih koje su došle malo kasnije tijekom vremena, gdje nam je dostupan veći uzorak takvih objekata, mogli bismo utočniti naše izmjere i dokučiti što je raščistilo svemir i učinilo ga prozirnim, tada, na samom kraju doba reionizacije."
(Kompozitna fotografija, na kojoj je istaknuta galaktika MXDFz4.4, sastavljena je od pet Hubbleovih i deset Webbovih fotografija, koje pokrivaju valne duljine od 435 do 4440 nanometara. Valna duljina od 435 nm je obojena plavo, a ostale Hubbleove slike, do 850 nm, zeleno. Sve Webbove fotografije, od 900 nm do 4440 nm su obojene crveno.)
Ilustracija prikazuje galaktiku MXDFz4.4 kakva je mogla biti 1,4 milijarde godina nakon velikog praska.
NASA, ESA, CSA, STScI, Ilias Goovaerts (STScI), Marc Rafelski (STScI, JHU), Anton Koekemoer (STScI); Image Processing: Alyssa Pagan (STScI) / Illustration: NASA, ESA, Leah Hustak (STScI)