Međunarodni tim istraživača nedavno je predstavio nov metod za otkrivanje galaktičkih objekata prepunih vrele prašine
Kosmička prašina jedan je od najvažnijih sastavnih elemenata univerzuma. Ona je neizostavni deo planeta i galaksija, a omogućava nastanak organskih molekula koji su neophodni za život kakav poznajemo. U astronomiji se prašina uglavnom vezuje za jedan od ključnih galaktičkih procesa – evoluciju masivnih zvezda. Nakon svog rođenja, zvezde emituju snažno ultraljubičasto zračenje. Ukoliko galaksije sa tako mladim zvezdama nemaju puno prašine, ma koliko daleko one bile njihova svetlost može se detektovati nekim od velikih optičkih teleskopa, poput Habla ili Kek teleskopa na Havajima. Do 1997. godine smatrano je da su takve galaksije apsolutno dominantne u ranom univerzumu. Međutim, postojeća slika se promenila sa otkrićem prvih prašinastih galaksija.
Od tada pa do danas, problem nastanka masivnih objekata prepunih novostvorenih zvezda i prašine izaziva nesmanjenu naučnu pažnju. Njihovo direktno istraživanje je veoma teško. Glavni razlozi su udaljenost i nemogućnost da se direktno uoče u vidljivom delu spektra. Kada ultraljubičasta svetlost biva uhvaćena u malena zrnca prašine, ona zračenje apsorbuju i ponovo je emituju, ali ovog puta u vidu toplotne radijacije. Galaksiju sa takvom strukturom i prašinastim oblacima više nije moguće detektovati optičkim teleskopima.
Usled potrebe da se bolje prouči zagonetni svet galaksija „iza prašinaste zavese“, američka i evropska svemirska agencija su prethodne decenije lansirale nekoliko svemirskih opservatorija, među kojima je najveći svemirski teleskop Heršel. I dok je broj prašinastih galaksija u lokalnom svemiru postao relativno dobro istražen, dugo je vladala nepoznanica kako detektovati veliki broj sličnih izvora u najranijem svemiru.
Tim naučnika iz Francuske, Holandije i Velike Britanije nedavno je javnosti predstavio nov metod za otkrivanje masivnih galaktičkih objekata prepunih vrele prašine. Prvi autor te studije je Darko Donevski, istraživač na Institutu za astrofiziku u Marseju i nekadašnji student Univerziteta u Novom Sadu. On je sa grupom saradnika analizirao ideju da se najdalje prašinaste galaksije mogu selektovati na osnovu njihove boje u dalekom području elektromagnetnog spektra, a za praktično testiranje novog metoda, autori su koristili podatke sa svemirskog teleskopa Heršel.
„Heršel je zaista jedinstven uređaj jer snima toplotno zračenje na nekoliko frekvencija, a sa prečnikom ogledala od 3,5 metara može da mapira neke od najeksplozivnijih zvezdanih dešavanja. Koncept ideje koju sam primenio je vrlo jednostavan – pretpostavili smo da broj prašinastih, vrelih izvora u ranom kosmosu nije zanemarljiv. Ako imate udaljenu galaksiju, njena toplotna emisija je izraženija na nižim frekvencijama, zbog pojave koja je poznata kao Doplerov efekat. Zahvaljujući toj specifičnoj spektralnoj osobini, mi možemo direktno da posmatramo rađanje zvezda u najdaljim galaksijama, i da proverimo koliki je procenat onih koje imaju ili nemaju mnogo prašine. Sa tom pretpostavkom smo pretražili mape velikog polja koje u sebi sadrže više od milion različitih galaksija. Izdvojiti one najvrelije sa najviše zvezda ponekad je slično traženju igle u plastu sena, ali smo napravili automatizovan algoritam koji će u budućnosti pomoći generacijama istraživača da vrše slične analize“, objasnio je Donevski.
Upoznavanje najranijeg svemira
Prema najnovijim merenjima starosti svemira, on je nastao pre 13,79 milijardi godina. Jedno od ključnih pitanja na koje astronomi i astrofizičari iz celog sveta pokušavaju da odgovore jeste: kako otkriti najmasivnije galaksije prepune zvezda i prašine u epohi kada je univerzum bio star svega milijardu godina? Svetlost tih zvezda zaklonjena je oblacima prašine, a galaksije se nalaze daleko od našeg Mlečnog puta.
Donevski je sa saradnicima želeo da napravi statistički uzorak koji će pružiti pravi test za modele evolucije galaksija. Studirajući duboko polje pod nazivom Virgo, autori su napravili katalog od 133 galaksije koje dosad nisu bile otrkivene. Reč je o objektima sa kojih je detektovana svetlost emitovana pre čak 11 ili 12 milijardi godina, dakle iz doba kada je univerzum bio vrlo mlad. Nijedan teorijski model evolucije galaksija ne može trenutno da objasni odakle toliko značajna količina prašine u tako ranom stadijumu razvoja svemira.
Od galaksija koje imaju intenzivno infracrveno zračenje i visoku temperaturu prašine očekuje se da budu masivni monstrumi koji stvaraju zvezde i do hiljadu puta više nego što je to slučaj sa našim Mlečnim putem. One imaju ogromne rezervoare molekulskog gasa koji se koristi za napajanje tih udaljenih „zvezdanih porodilišta“. Pošto je iz laboratorijskih studija poznato da je ugljenik gradivni element čestica prašine, zapravo se očekuje da te grandiozne, udaljene galaksije imaju dosta ugljenika, bilo da se on nalazi u atomskom obliku, ili u sastavu molekula poput ugljen-monoksida.
Kako bi se ove galaksije bolje ispitale, projekat koji predvodi Donevski u narednim godinama će pomoć morati da potraži od najpreciznijeg milimetarskog teleskopa na Zemlji. To je sistem radio-antena pod nazivom ALMA u Čileu. „Ovaj teleskop je neophodan za istraživanja, jer je jedini sa kojim možemo da izmerimo tačan iznos molekulskog gasa u našim galaksijama“, rekao je Firas Mazid, jedan od koautora studije.
Evolucija galaksija
Galaksije se formiraju i evoluiraju. To znači da se sekvence njihovog evolutivnog toka mogu povezati u jednu celinu. Slične principe prepoznavanja koristimo i u evoluciji biljaka, životinja, ljudi. Eksplozivne i kratke etape koje dovode do naglog povećanja mladih zvezda su tipične za daleke, prašinaste galaksije. Zbog tako rapidnog trošenja materijala, očekuje se da one evoluiraju u masivne i vrlo tihe galaksije eliptičnog oblika, bez mnogo mladih zvezda. Takvi objekti su vrlo česti u lokalnom svemiru.
Desika Narajanan, teorijski astrofizičar sa Univerziteta Florida, ističe da nije iznenađen brojem džinovskih prašinastih galaksija koje su otkrivene, ali je zatečen činjenicom koliko su te galaksije različitije od onih koje možemo da vidimo u lokalnom svemiru. „Iako i ja i moje kolege imamo mnogo problema da objasnimo novootkrivene fenomene, mislim da je divno da zajedno sklapamo svojevrsnu kosmičku slagalicu“, rekao je Narajanan na konferenciji u engleskom Duramu, posvećenoj dvadesetogodišnjici nastanka milimetarske astronomije i otkrića prvih prašinastih galaksija u univerzumu.
Ispitivanje detaljne fizike masivnih galaksija nastalih neposredno nakon Velikog praska biće olakšano u skoroj budućnosti. U naredne dve godine očekuje se lansiranje svemirskog teleskopa nove generacije JWST (James Web Space Telescope), koji će nam omogućiti da direktno lociramo pozicije miliona galaksija, dok će njihove radio-frekvencije biti snimane interferometrom SKA.