Jedna od glavnih funkcija svemirskog teleskopa James Webb je pronaći najranije galaksije širenjem naše
Ovi zvjezdani sustavi su mnogo daljenego svi prethodno promatrani objekti u svemiru. Znanstvenici pišu o galaksijama s crvenim pomakom od 12 do 17. No, u ovom slavlju znanstvenog trijumfa postoji i mala mrlja: neki istraživači vjeruju da se starost objekata može iskriviti i rezultati zahtijevaju pažljivu provjeru.
Koja je galaksija najudaljenija?
Prije lansiranja svemirskog teleskopa James Webb udugo vremena najudaljenija potvrđena galaksija bila je GN-z11. Otkriven je 2016. pomoću Hubble teleskopa. Oko 25 puta je manji od Mliječnog puta i čini oko 1% njegove mase. U isto vrijeme, formiranje zvijezda u njemu se odvijalo 20 puta aktivnije.
GN-z11 nalazi se u zviježđu Velikom medvjedu, a astrofizičari procjenjuju crveni pomak od 11,1.To znači da ga promatramo kakav je bio 13,4 milijarde godinaKako se svemir neprestano širi, galaksije u svemiru se udaljavaju jedna od druge.Stoga je odgovarajuća udaljenost do GN-z11 oko 32 milijarde svjetlosnih godina.
Čak i prije lansiranja novog teleskopa u proljeće 2022astrofizičari su objavili otkriće još daljeg kandidata, HD1. Otkriven je pomoću svemirskog teleskopa Subaru i promatranja sa zemaljskih zvjezdarnica. Prema spektroskopiji, njegov crveni pomak iznosi 13,27, što odgovara udaljenosti od 13,5 milijardi svjetlosnih godina. A sama galaksija sada je 33,4 milijarde svjetlosnih godina od Zemlje.
Samo tjedan dana nakon objave prvih podatakaNa teleskopu James Webb, istraživači Harvard-Smithsonian centra za astrofiziku objavili su otkriće galaksije GLASS-z13, čiji je crveni pomak 13. To je oko 300 milijuna godina nakon Velikog praska. Tjedan dana kasnije stigla je poruka o galaksiji s crvenim pomakom od 14, pa čak i 16,7. Ako je to točno, onda te galaksije vidimo onakvima kakve su postojale oko 200 milijuna godina nakon Velikog praska.
Istina, svi ovi rezultati su preliminarni: do sada nijedna od ovih vrijednosti crvenog pomaka nije potvrđena. Za utvrđivanje udaljenosti do tih galaksija bit će potrebna spektroskopska analiza.
Galaksija GN-z11 viđena svemirskim teleskopom Hubble.Slika: NASA, ESA, P. Oesch (Sveučilište Yale), G. Brammer (STScI), P. van Dokkum (Sveučilište Yale) i G. Illingworth (Sveučilište Kalifornije, Santa Cruz)
Kako se pronalaze nove galaksije?
Znanstvenici su u svom radu koristili različite metode.Na primjer, astrofizičari sa Sveučilišta Missouri-Columbia koristili su efekt gravitacijske leće koju stvara masivni klaster galaksija SMACS J0723. Masivni objekt iskrivljuje kretanje svjetlosti, povećavajući udaljene objekte, poput normalne leće optičkog teleskopa. Koristeći ovu metodu, znanstvenici su pronašli 88 galaksija kandidata s crvenim pomakom od najmanje 11. Neke od njih, prema istraživačima, mogu imati crveni pomak do 20.
Drugi znanstvenici analizirali su slike raznihpodručja neba gdje nije korišten učinak gravitacijske leće. Ove su slike dio studije Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS), koja se sastoji od slika 10 različitih regija neba snimljenih teleskopskom bliskom infracrvenom kamerom (NIRCam).
Za potvrdu stvarne starosti dalekihobjekti zahtijevaju spektroskopsku analizu, koja razdvaja svjetlost od objekta u spektar. Da bi to učinili, znanstvenici će koristiti bliski infracrveni spektrograf (NIRSpec) teleskopa James Webb, kao i srednji infracrveni instrument (MIRI) svemirskog teleskopa.
Učinak gravitacijske leće na slici skupa SMACS J0723. Slika: NASA, ESA, CSA i STScI
Što je crveni pomak?
U proučavanju ranog svemira glavniIndikator kojim se znanstvenici služe je crveni pomak. Pomaže razumjeti koliko se brzo objekt udaljava od nas. Baš kao što signal parne lokomotive ili broda zvuči niže dok se udaljavaju od promatrača, svjetlosni val od objekta koji se udaljava također se mijenja.
Svemir se neprestano širi, što značidaleke galaksije se udaljavaju od Zemlje. Pri crvenom pomaku, elektromagnetsko zračenje od objekta koji se udaljava povećava njegovu valnu duljinu. To znači da se svi detalji spektra pomiču prema crvenom području.
Što je galaksija dalje, to je prije vidimo išto se njegova svjetlost više rasteže zbog širenja Svemira. Kao rezultat toga, plavo i ultraljubičasto svjetlo vrućih mladih zvijezda čini nam se infracrvenim 13,5 milijardi godina kasnije.
Teleskop James Webb opremljen je osjetljivim instrumentima koji detektiraju zračenje u različitim dijelovima infracrvenog raspona i zato mogu uhvatiti zračenje ranog svemira.
Crveni i plavi pomak. Slika: Aleš Tošovský, CC BY-SA 3.0, putem Wikimedia Commons
Zašto prvi rezultati mogu biti pogrešni?
Preliminarne studije temelje se napojedinačna opažanja i mogu biti netočni. Na primjer, prašnjave galaksije u kojima nastaju zvijezde koje su postojale milijardama godina nakon Velikog praska mogu se maskirati u rekordno udaljene galaksije. Osim toga, svjetlost koju emitiraju galaksije mogu iskriviti drugi objekti.
Na primjer, na temelju toga koliko je crvenagalaksija CEERS-DSFG-1 pojavljuje se na slikama Jamesa Webba, astronomi su odredili crveni pomak od 17 do 18. To znači da je vidimo 220 milijuna godina nakon Velikog praska. Međutim, japanski astronomi su pomoću submilimetarskog teleskopa NOEMA pronašli istu galaksiju i pokazali da sadrži ogromnu količinu prašine.
Prašina upija kraće i plavije valne duljinesvjetlost zvijezda, propuštajući dulje i crvenije. To znači da će se takva galaksija vizualno promatrati sa Zemlje činiti crvenijom. Nakon prilagodbe rezultata promatranja kako bi uzeli u obzir utjecaj prašine, znanstvenici su pokazali da je pravi crveni pomak samo oko 5. To znači da je galaksija vidljiva 1,3 milijarde godina nakon Velikog praska.
Galaksija CEERS-DSFG-1 na slici teleskopa"James Webb" s NOEMA opažanjima postavljenim preko njega kao konturne linije. Desno je kako kandidat izgleda gledan kroz različite filtre: ne pojavljuje se u filtrima kraće valne duljine, ali postaje vidljiviji u filtrima crvenije boje. Slika: J. Zavala i sur.
Istraživači su došli do sličnih rezultataproučavanje galaksije kandidata CEERS-1749. Svoje otkriće nazvali su Schrödingerova galaksija. Stvar je u tome što crveni pomak za nju može biti jednak ili 5 ili 17. Ako govorimo o odvojenoj udaljenoj galaksiji, onda je to jedan od najudaljenijih poznatih sličnih sustava, a ako je dio klastera, onda smo ponovno govore o milijardu godina nakon Velikog praska. Sve će biti jasno nakon novih istraživanja.
Bez obzira na to jesu li potvrđeniobjavljenih zapisa, nova će otkrića dati značajan doprinos razumijevanju procesa razvoja ranog Svemira. Čak i "bliske" daleke galaksije s crvenim pomakom od oko 5 otvaraju nove podatke.
Međuzvjezdana prašina je nusprodukt ciklusarađanje i smrt zvijezda. Da bi se utjecalo na crveni pomak, mora postojati puno takve prašine. A to znači da bi se u takvim galaksijama trebalo dogoditi iznimno intenzivno stvaranje zvijezda. Ranije znanstvenici nisu znali za takve procese.
Velik broj udaljenih galaksija iz različitih razdoblja života Svemira pomoći će razumjeti kako su nastali i razvijali se prvi zvjezdani sustavi.
Čitaj više:
“James Webb” poslao je fotografiju sudara dviju ogromnih galaksija
"Beskorisne" bakterije na Zemlji osigurat će život kolonistima Marsa
Na piramidi u Kini pronađen je portret "kralja predaka". Vladao je prije više od 4000 godina