LICE VEČNOSTI

PROZOR U RANI KOSMOS

Subaru (Denys)

Kada su najranije u svemiru galaksije počele da se udružuju i prave jata? U naučnom radu koji će uskoro biti objavljen u američkom Astrophysical Journal, predstavili smo istraživanje gde smo pronašli protojato galaksija koje je najdalje ikad otkriveno – staro je manje od milijardu godina, tačnije 800 miliona godina, i nalazi se na crvenom pomaku” od z=6,57.

Dr Darko Donevski

Zahvaljujući impresivnom tehnološkom i naučnom napretku u istraživanju svemira, danas znamo da je on star oko 13,79 milijardi godina. To je vreme proteklo od trenutka kada se desio „Veliki prasak”. U deceniji koja je iza nas, astronomija je dostigla najveći razvoj od svih prirodnih nauka, zahvaljujući neverovatnim prodorima u svet nevidljivog otkrivajući redom infracrveni, radio i gravitacione talase koji dolaze iz najdaljih delova svemira. I pored toga otvorena su mnoga pitanja vezana za uslove koji su vladali u tako ranom univerzumu. Jedno od njih je pitanje – kada su najranije u svemiru galaksije počele da se udružuju i prave jata.

Kontekst povezan sa teorijom Velikog praska”

Danas, takođe, znamo da svemirom dominiraju materija i energija koje ne možemo jednostavno i direktno posmatrati – tamna materija i tamna energija. Zapravo, svega 4% sastava svemira čine vidljiva materija (takozvana barionska materija), u koju spadaju molekuli, atomi, planete,  zvezde, galaksije. Galaksije nisu uniformno raspoređene u svemiru, već se vremenom udružuju i poput ptica prave grupe; ako su dovoljno masivne, usled gravitacionog kolapsa takve grupe prerastaju u protojata, a zatim i jata galaksija. Jata galaksija su najmasivnije strukture u čitavog svemiru, i imaju ukupnu masu veću od hiljadu milijardi Sunčevih masa! Neka od najpoznatijih jata su Virgo, Coma, Fornax i Abel. Ono što je karakteristično za sva pomenuta jata jeste da su veoma blizu našem Mlečnom putu. To znaci da su formirana mnogo godina posle „Velikog praska”.

Naučnici danas pokušavaju da pronađu nove
metode da u mladom, dalekom svemiru pronađu
grupe galaksija koje u sebi imaju manje masivne,
ali mlade, aktivne zvezde, kako bi proučili stvaranje galaksija u uslovima koji su vladali neposredno nakon Velikog praska”.

Jedinica koja se u astronomiji koristi za merenje tih udaljenosti jeste „crveni pomak (z)”. Za nas Zemljane, u vremenu sadašnjem, „crveni pomak” je nula (z=0). Što je neko telo dalje od nas, tako i „crveni pomak” raste. Primera radi, bliske galaksije su na „crvenim pomacima” između z=0 i z=0.5, dok se na „crvenim pomacima” između z=5 i z=11 nalaze najdalje poznate galaksije ikad formirane u svemiru. Zbog toga što je potrebno značajno vreme da se galaksija formira nakon „Velikog praska”, u mladom svemiru se ne očekuje da ima puno struktura i udruženih protojata galaksija. Masivna jata koja možemo da vidimo u bliskom komšiluku (npr. Virgo) imaju u svom sastavu ogromne masivne galaksije prepune starih zvezda, koje se polako gase i ne proizvode nove, mlade zvezde. Zato naučnici danas pokušavaju da pronađu nove metode da u mladom, dalekom svemiru pronađu grupe galaksija koje u sebi imaju manje masivne, ali mlade, aktivne zvezde, kako bi proučili stvaranje galaksija u uslovima koji su vladali neposredno nakon „Velikog praska”.

Naš tim je, koristeći najprecizniji optički teleskop na Zemlji, Subaru (Subaru), koji se nalazi na Havajima, snimio veliki deo južnog neba a zatim smo na tim mapama tražili povećanja gustine koja bi sugerisala da u datim oblastima možda postoje protojata.

Međutim, posmatrački problem je što su te mlade galaksije jako malih veličina, takođe jako su daleko, i često sakrivene prašinom od silikata nastalom u tim procesima, tako da ih je veoma teško detektovati. Poseban izazov je predviđanje gde bi jato tako malih i mladih galaksija moglo da postoji u svemiru. Dosad najdalje poznato mlado (proto)jato galaksija pronađeno u kosmosu bilo je na crvenom pomaku z=5,7, staro milijardu godina. U naučnom radu koji će uskoro biti objavljen u američkom Astrophysical Journal, mi smo (autori: Harikane, Ouchi, Ono, Fujimoto, Donevski + 30 koautora) predstavili istraživanje gde smo pronašli protojato galaksija koje je najdalje ikad otkriveno – staro je manje od milijardu godina, tačnije 800 miliona godina, i nalazi se na „crvenom pomaku” od z=6,57. Kada se uzme u obzir da u tako mladom svemiru još nije otkriveno puno galaksija, a kamoli (proto)jata galaksija, ovo otkriće bi moglo da otvori novo poglavlje u načinu na koji će se istraživati slične strukture u budućnosti.

Kako smo pronašli protojato?

Prošle godine sam se pridružio timu istraživača iz Tokija i zajedno sa ostalim kolegama iz još nekoliko američkih i evropskih instituta, razvili smo metod kako da testiramo gde se nalaze najdalja protojata galaksija: naš tim je, koristeći najprecizniji optički teleskop na Zemlji, Subaru (Subaru), koji se nalazi na Havajima, snimio veliki deo južnog neba a zatim smo na tim mapama tražili povećanja gustine koja bi sugerisala da u datim oblastima možda postoje protojata. Izabrali smo neke obećavajuće kandidate, i zatim snimali njihove vodonične spektre ne bi li izmerili koliko su udaljeni od nas. Kod malih, slabo masivnih galaksija, spektri su ništa drugo nego prelazi vodonika (Lajmanova emisija). Kada se uporedi snimljena talasna dužina u odnosu na onu koju znamo iz laboratorije, može da se vidi koliko je ta linija „pomerena” ka prošlosti.

Prema važećoj teoriji svemira (Standardni model), zvezdana masa galaksija je u direktnoj vezi sa masom tamne materije koja postoji oko te galaksije. To bi značilo da masivna protojata u dalekom svemiru zapravo otkrivaju mesta gde postoji najmasivnija tamna materija.

Ono što je nas iznenadilo jeste saznanje da smo na potpuno istom mestu u spektru otkrili ne jednu, već više od 10 galaksija, što je značilo da su one fizički povezane. Da bismo zaista potvrdili da je reč o povezanom protojatu, morali smo da pronađemo način da razumemo da li se oko tih malih, slabomasivnih galaksija nalaze i neki džinovi, skriveni u prašini. Tako smo iskoristili metod koji je prošle godine predstavljen u mom radu, gde sam koristeći infracrveni svemirski teleskop Heršel (Herschel), sistematski tragao za onim galaksijama koje imaju ekstremnu termalnu emisiju prašine. Koristeći taj metod, otkrili smo da se oko našeg protojata nalazi nekoliko prašinastih džinova kakve ne očekujemo u tako ranom svemiru.

Zašto je sve ovo bitno?

  1. Prema važećoj teoriji svemira (tzv. Standardni model), zvezdana masa galaksija je u direktnoj vezi sa masom tamne materije koja postoji oko te galaksije. To bi značilo da masivna protojata u dalekom svemiru zapravo otkrivaju mesta gde postoji najmasivnija tamna materija, što je od krucijalnog značaja za proveru svih teorija o formiranju struktura u univerzumu.

Takođe, koristeći simulacije, pokazali smo da protojata kao što je naše (nazvano z66OD), vremenom evoluiraju u ogromno jato kakva danas vidimo u lokalnom svemiru (npr. pomenuto Virgo). To znači da, poput arheologa, imamo alat da pratimo evoluciju čitave jedne strukture od vremena prošlog do vremena današnjeg.

  1. Sva saznanja koja imamo o nastanku hemijskih elemenata u galaksijama su iz istraživanja bliskih, a ne dalekih galaksija. Ovo otkriva nov prozor u svet silikata i molekula koji prate proces stvaranja zvezda, poput HCN ili CO.
  2. Protojato koje smo otkrili biće jednog dana snimljeno teleskopom koji svi ocekujemo – Džejms Veb (James Webb). On ce moći da nam otkrije još neke spektre elemenata koje danas nismo u stanju da izmerimo. Tako ćemo znati da li možda naše protojato krije dodatne članove koje danas ne uočavamo.
  3. U ovoj godini planiramo da upotrebimo sistem radio teleskopa Alma (ALMA) u Čileu, da bismo istražili jonizovni gas u našim galaksijama. To će biti prvi sistematski snimak te vrste u nekom sistemu starom svega 800 miliona godina.

O autoru

Stanko Stojiljković

Ostavite komentar