Astronomi nikad nisu bili bliže otkriću kako su najveće galaksije u svemiru tako brzo narasle prije nego što su umrle. Iako imamo određene uvide, one su nam i dalje misterij
PORIJEKLO SVEGA
Ratovi zvijezda: Što je ubilo masivne galaksije svemira?
Čitanje članka:
5
min
Stvaranje galaksija u svemiru trebalo bi se odvijati prilično jednostavno. Sve započinje s malim galaksijama koje rastu sve dok ne postanu goleme galaksije koje vidimo u modernom svemiru, kao što je naša Mliječna staza. Jednostavno, zar ne?
POGLEDAJTE VIDEO:
Pokretanje videa...
03:12
Ali to nije nužno tako za određenu vrstu eliptičnih galaksija – golemih sferičnih nakupina zvijezda bez jasne strukture. Uz pomoć financiranja EU-a istražitelji su naumili otkriti porijeklo tih galaksija i riješiti još jedan misterij svemira.
Da bi to učinili putovali su u prošlost s pomoću snažnih teleskopa koji mogu pratiti svjetlost u udaljenim kutevima svemira. To je omogućilo znanstvenicima da vide galaksije kakve su bile u prošlosti, milijardama godina unazad.
„Galaksije su poput stjegova svemira. One su porijeklo svega”, tvrdi Sune Toft, kozmolog na Institutu Niels Bohr u Danskoj.
„Razumijevanje detaljnih scenarija stvaranja jedini je način da razumijemo početak svemira i odakle potječemo.”
Toft je vodio projekt ConTExt koji je financirao EU od 2015. do 2021. Cilj je bio promatrati neke od najstarijih eliptičnih galaksija koliko je to bilo moguće, i to s početka postojanja svemira, u prve 2 milijarde godina od ukupno 13,8 milijardi koliko svemir postoji.
Putovanje kroz vrijeme u udaljene kuteve svemira: još nemamo odgovore
Iako su istražitelji dobili određene uvide u eliptične galaksije, one nam i dalje predstavljaju misterij.
„Dugo već znamo za njih, ali nam način njihova stvaranja ostaje zagonetka jer su uvijek ili stare ili mrtve u lokalnom svemiru”, rekao je Toft.
Istraživanje počiva na sljedećem razmišljanju: što dalje u prošlost idemo i promatramo galaksije koje su udaljene milijardama svjetlosnih godina, u određenom trenutku bismo trebali vidjeti pretke tih galaksija i biti u mogućnosti objasniti kako su toliko narasle.
„Ali bez obzira na to koliko daleko unazad smo gledali, one su i dalje bile stare i mrtve. Praktički nije bilo stvaranja zvijezda”, tvrdi Toft, pozivajući se na proces u srži razvoja galaksija.
To je značilo da su galaksije morale narasti vrlo brzo u eri ranog svemira. Bez obzira na to, i dalje je nepoznato kako i kada su narasle.
Osim toga, imamo još jednu zagonetku: ako su galaksije narasle vrlo brzo, zašto su prestale rasti? I što to znači za naše razumijevanje hijerarhijske strukture galaksija u svemiru, koja obuhvaća zvijezde, sustave planeta, zvjezdane skupove i galaksije?
„Male galaksije trebale bi se formirati prve. Zašto se onda te masivne galaksije prve formiraju?”, pita se Toft.
Stvaranje zvijezda
Njegova pretpostavka bila je da su se galaksije vjerojatno intenzivno formirale na početku svojeg postojanja te su tako postale takozvane zvjezdorodne galaksije.
Zvjezdorodne galaksije sadržavaju vrlo guste količine prašine i plina te svake godine mogu formirati zvijezde tisuće puta veće mase od našeg Sunca. Za usporedbu, naša Mliječna staza u prosjeku formira jednu novu solarnu masu godišnje.
Toft je prionuo na posao s pomoću teleskopa Atacama Large Millimeter Array u Čileu, kao i svemirskog teleskopa Hubble i svemirskog teleskopa Spitzer, koji su u to vrijeme bili u Zemljinoj orbiti.
Otkrio je da je u prvih jednu do dvije milijarde godina nakon Velikog praska „bilo dovoljno takvih galaksija koje su stvarale zvijezde da bi se mogle pretvoriti u mrtve galaksije.” Te su galaksije bile guste i kompaktne te su nalikovale jezgrama eliptičnih galaksija kakve vidimo danas.
Toft je radio na pretpostavci da su se ti preci eliptičnih galaksija u svemiru formirali brzo prije nego što je nešto prekinulo njihovo stvaranje zvijezda.
Potom su tijekom sljedećih otprilike 10 milijardi godina postupno akumulirale sve više zvijezda tako što su gutale manje galaksije i dodavale njihove zvijezde svojim vanjskim dijelovima. Tako su eliptične galaksije ostale stare i mrtve, ali su i dalje mogle rasti i postati goleme.
Rani rast eliptičnih galaksija vjerojatno su uzrokovala spajanja galaksija, što je potaknulo stvaranje zvijezda.
„Imate dvije velike galaksije koje se kreću jedna prema drugoj, a plin se komprimira u središtu tog sudara”, rekao je Toft. „To je ono što je potrebno da bi se zvijezde stvarale velikom brzinom.”
Ali i dalje nije bilo jasno kako se galaksije ugase. Kako su tako brzo prestale stvarati zvijezde i naposljetku se pretvorile u mrtve galaksije kakve vidimo danas?
Gašenje
Sirio Belli, astronom na Sveučilištu u Bologni u Italiji istražuje ovaj problem u sklopu svojeg projekta Red Cardinal, inicijative koju financira EU u trajanju od 2023. do 2028.
U sklopu projekta upotrebljavaju snažni svemirski teleskop James Webb (JWST) koji se nalazi u Sunčevoj orbiti kako bi istražili rane galaksije kao nikada prije. Nova ideja je da su crne rupe pronađene u središtima galaksija odgovorne za njihov razvoj.
Gotovo sve galaksije danas, uključujući našu, u svojem središtu sadrže supermasivnu crnu rupu, golem objekt milijune do milijarde puta veće mase od našeg Sunca. Te crne rupe potiču stvaranje i razvoj galaksije, miješajući i izbacujući plin i prašinu tijekom čitavog postojanja galaksije.
Belli je otkrio da te crne rupe također mogu biti odgovorne za prestanak stvaranja zvijezda kod ranih galaksija, kroz proces koji nazivamo gašenje.
U travnju 2024. njegov tim upotrijebio je JWST za prijavu otkrića masivne galaksije u procesu gašenja otprilike 2,6 milijardi godina nakon Velikog praska. „Radi se o sretnoj podudarnosti jer smo promatrali ovu galaksiju upravo za vrijeme gašenja”, rekao je.
Čini se da je galaksija rasla do nedavno. „Samo je prestala stvarati zvijezde”, rekao je Belli.
„Istovremeno smo otkrili divovski vjetar koji izlazi iz galaksije. Mislimo da je to zbog supermasivne crne rupe u središtu galaksije.”
Pretpostavka je da je crna rupa postala vrlo aktivna, što je „izbacilo plin iz galaksije,” rekao je Belli. „Tako da više nije bilo plina za stvaranje novih zvijezda. To je poput automobila bez goriva.”
Nejasno je kako je točno crna rupa postala aktivna. Jedna od mogućnosti je da crna rupa, kada uvuče dovoljno materijala i dosegne određenu masu, naglo počne otpuštati velike količine energije i tako uzrokuje gašenje.
„Smatramo da se sve galaksije, kada dosegnu određenu masu, 100 milijardi solarnih masa, naposljetku ugase”, tvrdi Belli. „Ne znamo za nijednu masivnu galaksiju u današnjem svemiru koja i dalje stvara zvijezde.”
Izuzetno velik teleskop za daljnja istraživanja
Više odgovora mogli bismo dobiti od novih teleskopa poput Europskog ekstremno velikog teleskopa (ELT) koji se gradi u Čileu te bi trebao započeti s promatranjem 2028.
„S pomoću ELT-a moći ćemo detaljno vidjeti unutrašnjost tih galaksija” za vrijeme ranog svemira, tvrdi Belli, a to je nešto što s JWST-om nismo mogli.
Tako će istražitelji moći utvrditi sveukupnu stopu stvaranja zvijezda, ali i „mjesto gdje se zvijezde stvaraju”, rekao je. „Ako ELT bude radio kako se predviđa, trebalo bi biti vrlo zanimljivo.”
Utvrđivanje mehanizma procesa gašenja bit će ključno za rješavanje misterija zbog kojeg galaksije umiru, problema koji i dalje muči znanstvenike.
„To ne bi trebalo biti moguće jer je galaksija ispunjena plinom u ranom svemiru”, kaže Toft.
„Kako se dogodi da u jednom trenutku stvaraš tisuće solarnih masa godišnje, a u drugom ništa? Ako želimo dokazati da su crne rupe odgovorne, moramo pronaći galaksije koje su u procesu gašenja.”
Kada to budemo razumjeli, otkrit ćemo kako je nastao svemir kakvog danas poznajemo.
Autor: Jonathan O’Callaghan
Istraživanja u ovom članku financira Europsko istraživačko vijeće (ERC). Stavovi sugovornika ne odražavaju nužno stavove Europske komisije.
Više informacija:
Ovaj je članak izvorno objavljen u časopisu Horizon, časopisu za istraživanje i inovacije EU-a.
Sve što je bitno, na dohvat ruke
Skini aplikaciju za najbolje iskustvo portala. Čitaj, komentiraj i budi uvijek u toku s najnovijim vijestima.
Odaberi temu koju želiš pratiti
Primaj sve nove vijesti o temi i budi u tijeku
