Међународни тим истраживача недавно је представио нов метод за откривање галактичких објеката препуних вреле прашине
Космичка прашина један је од најважнијих саставних елемената универзума. Она је неизоставни део планета и галаксија, а омогућава настанак органских молекула који су неопходни за живот какав познајемо. У астрономији се прашина углавном везује за један од кључних галактичких процеса – еволуцију масивних звезда. Након свог рођења, звезде емитују снажно ултраљубичасто зрачење. Уколико галаксије са тако младим звездама немају пуно прашине, ма колико далеко оне биле њихова светлост може се детектовати неким од великих оптичких телескопа, попут Хабла или Кек телескопа на Хавајима. До 1997. године сматрано је да су такве галаксије апсолутно доминантне у раном универзуму. Међутим, постојећа слика се променила са открићем првих прашинастих галаксија.
Од тада па до данас, проблем настанка масивних објеката препуних новостворених звезда и прашине изазива несмањену научну пажњу. Њихово директно истраживање је веома тешко. Главни разлози су удаљеност и немогућност да се директно уоче у видљивом делу спектра. Када ултраљубичаста светлост бива ухваћена у малена зрнца прашине, она зрачење апсорбују и поново је емитују, али овог пута у виду топлотне радијације. Галаксију са таквом структуром и прашинастим облацима више није могуће детектовати оптичким телескопима.
Услед потребе да се боље проучи загонетни свет галаксија „иза прашинасте завесе“, америчка и европска свемирска агенција су претходне деценије лансирале неколико свемирских опсерваторија, међу којима је највећи свемирски телескоп Хершел. И док је број прашинастих галаксија у локалном свемиру постао релативно добро истражен, дуго је владала непознаница како детектовати велики број сличних извора у најранијем свемиру.
Тим научника из Француске, Холандије и Велике Британије недавно је јавности представио нов метод за откривање масивних галактичких објеката препуних вреле прашине. Први аутор те студије је Дарко Доневски, истраживач на Институту за астрофизику у Марсеју и некадашњи студент Универзитета у Новом Саду. Он је са групом сарадника анализирао идеју да се најдаље прашинасте галаксије могу селектовати на основу њихове боје у далеком подручју електромагнетног спектра, а за практично тестирање новог метода, аутори су користили податке са свемирског телескопа Хершел.
„Хершел је заиста јединствен уређај јер снима топлотно зрачење на неколико фреквенција, а са пречником огледала од 3,5 метара може да мапира неке од најексплозивнијих звезданих дешавања. Концепт идеје коју сам применио је врло једноставан – претпоставили смо да број прашинастих, врелих извора у раном космосу није занемарљив. Ако имате удаљену галаксију, њена топлотна емисија је израженија на нижим фреквенцијама, због појаве која је позната као Доплеров ефекат. Захваљујући тој специфичној спектралној особини, ми можемо директно да посматрамо рађање звезда у најдаљим галаксијама, и да проверимо колики је проценат оних које имају или немају много прашине. Са том претпоставком смо претражили мапе великог поља које у себи садрже више од милион различитих галаксија. Издвојити оне најврелије са највише звезда понекад је слично тражењу игле у пласту сена, али смо направили аутоматизован алгоритам који ће у будућности помоћи генерацијама истраживача да врше сличне анализе“, објаснио је Доневски.
Упознавање најранијег свемира
Према најновијим мерењима старости свемира, он је настао пре 13,79 милијарди година. Једно од кључних питања на које астрономи и астрофизичари из целог света покушавају да одговоре јесте: како открити најмасивније галаксије препуне звезда и прашине у епохи када је универзум био стар свега милијарду година? Светлост тих звезда заклоњена је облацима прашине, а галаксије се налазе далеко од нашег Млечног пута.
Доневски је са сарадницима желео да направи статистички узорак који ће пружити прави тест за моделе еволуције галаксија. Студирајући дубоко поље под називом Вирго, аутори су направили каталог од 133 галаксије које досад нису биле отркивене. Реч је о објектима са којих је детектована светлост емитована пре чак 11 или 12 милијарди година, дакле из доба када је универзум био врло млад. Ниједан теоријски модел еволуције галаксија не може тренутно да објасни одакле толико значајна количина прашине у тако раном стадијуму развоја свемира.
Од галаксија које имају интензивно инфрацрвено зрачење и високу температуру прашине очекује се да буду масивни монструми који стварају звезде и до хиљаду пута више него што је то случај са нашим Млечним путем. Оне имају огромне резервоаре молекулског гаса који се користи за напајање тих удаљених „звезданих породилишта“. Пошто је из лабораторијских студија познато да је угљеник градивни елемент честица прашине, заправо се очекује да те грандиозне, удаљене галаксије имају доста угљеника, било да се он налази у атомском облику, или у саставу молекула попут угљен-моноксида.
Како би се ове галаксије боље испитале, пројекат који предводи Доневски у наредним годинама ће помоћ морати да потражи од најпрецизнијег милиметарског телескопа на Земљи. То је систем радио-антена под називом АЛМА у Чилеу. „Овај телескоп је неопходан за истраживања, јер је једини са којим можемо да измеримо тачан износ молекулског гаса у нашим галаксијама“, рекао је Фирас Мазид, један од коаутора студије.
Еволуција галаксија
Галаксије се формирају и еволуирају. То значи да се секвенце њиховог еволутивног тока могу повезати у једну целину. Сличне принципе препознавања користимо и у еволуцији биљака, животиња, људи. Експлозивне и кратке етапе које доводе до наглог повећања младих звезда су типичне за далеке, прашинасте галаксије. Због тако рапидног трошења материјала, очекује се да оне еволуирају у масивне и врло тихе галаксије елиптичног облика, без много младих звезда. Такви објекти су врло чести у локалном свемиру.
Десика Нарајанан, теоријски астрофизичар са Универзитета Флорида, истиче да није изненађен бројем џиновских прашинастих галаксија које су откривене, али је затечен чињеницом колико су те галаксије различитије од оних које можемо да видимо у локалном свемиру. „Иако и ја и моје колеге имамо много проблема да објаснимо новооткривене феномене, мислим да је дивно да заједно склапамо својеврсну космичку слагалицу“, рекао је Нарајанан на конференцији у енглеском Дураму, посвећеној двадесетогодишњици настанка милиметарске астрономије и открића првих прашинастих галаксија у универзуму.
Испитивање детаљне физике масивних галаксија насталих непосредно након Великог праска биће олакшано у скорој будућности. У наредне две године очекује се лансирање свемирског телескопа нове генерације JWST (James Web Space Telescope), који ће нам омогућити да директно лоцирамо позиције милиона галаксија, док ће њихове радио-фреквенције бити снимане интерферометром SKA.