Skarbnica niewidocznych gwiazd poza „Smoczym Łukiem”
Międzynarodowy zespół astronomów wykonał zdjęcia 44 pojedynczych gwiazd w galaktyce tak odległej, że ich światło pochodzi z czasów, gdy Wszechświat miał zaledwie połowę swojego obecnego wieku.
 |
| Na tym powiększonym fragmencie zdjęcia galaktyki Abell 370, galaktyka macierzysta, w której odkryto 44 gwiazdy, pojawia się kilkakrotnie: na normalnym zdjęciu (po lewej) oraz na zniekształconym obrazie wyglądającym jak rozciągnięta smuga światła. Źródło: NASA |
Spoglądanie do połowy obserwowalnego Wszechświata i oczekiwanie zobaczenia pojedynczych gwiazd jest w astronomii uważane za niewarte zachodu, trochę jak podnoszenie lornetki na Księżyc w nadziei na dostrzeżenie pojedynczych ziaren pyłu wewnątrz jego kraterów. Jednak dzięki kosmicznemu dziwactwu natury, międzynarodowy zespół astronomów właśnie tego dokonał.
Korzystając z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, Fengwu Sun z Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA) i jego zespół zaobserwowali galaktykę znajdującą się prawie 6,5 miliarda lat świetlnych od Ziemi, w czasie, gdy Wszechświat miał połowę swojego obecnego wieku. W tej odległej galaktyce zespół zidentyfikował 44 pojedyncze gwiazdy, widoczne dzięki efektowi znanemu jako soczewkowanie grawitacyjne i dużej mocy zbierania światła przez JWST.
Opublikowane w czasopiśmie Nature Astronomy odkrycie stanowi rekordowe osiągnięcie – największą liczbę pojedynczych gwiazd wykrytych w odległym Wszechświecie. Zapewnia również sposób na zbadanie jednej z największych tajemnic Wszechświata – ciemnej materii.
To przełomowe odkrycie po raz pierwszy pokazuje, że badania dużej liczby pojedynczych gwizd w odległej galaktyce jest możliwe – powiedział Sun, współautor pracy. Podczas gdy poprzednie badania za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a znalazły około siedmiu gwiazd, teraz mamy możliwość zbadania gwiazd, które wcześniej były poza naszymi możliwościami. Co ważne, obserwacja większej liczby pojedynczych gwiazd pomoże nam również lepiej zrozumieć ciemną materię w płaszczyźnie soczewkowania tych galaktyk i gwiazd, czego nie mogliśmy zrobić z zaledwie garstką pojedynczych gwiazd obserwowanych wcześniej.
Sun z CfA znalazł tę skarbnicę gwiazd podczas przeglądania zdjęć JWST galaktyki znanej jako Smoczy Łuk, znajdującej się wzdłuż linii widzenia z Ziemi za masywną gromadą galaktyk zwaną Abell 370. Ze względu na efekt soczewkowania grawitacyjnego, Abell 370 rozciąga charakterystyczną spiralę Smoczego Łuku w wydłużony kształt – jak sala luster o kosmicznych proporcjach.
Zespół badawczy dokładnie przeanalizował kolory każdej z gwiazd wewnątrz Smoczego Łuku i odkrył, że wiele z nich to czerwone nadolbrzymy, podobne do Betelgezy w konstelacji Oriona, która znajduje się w końcowej fazie swojej ewolucji. Kontrastuje to z wcześniejszymi odkryciami, w których zidentyfikowano głównie błękitne nadolbrzymy podobne do Rigela i Deneba, które są jednymi z najjaśniejszych gwiazd na nocnym niebie. Według naukowców, ta różnica w typach gwiazd podkreśla również wyjątkową moc obserwacji JWST w podczerwieni, która może ujawnić gwiazdy o niższych temperaturach.
Kiedy odkryliśmy te pojedyncze gwiazdy, w rzeczywistości szukaliśmy galaktyki tła, która jest soczewkowana przez galaktyki w tej masywnej gromadzie – powiedział Sun. Ale kiedy przetworzyliśmy dane, zdaliśmy sobie sprawę, że było tam coś, co wyglądało na wiele pojedynczych punktów gwiazdowych. To było ekscytujące odkrycie, ponieważ po raz pierwszy byliśmy w stanie zobaczyć tak wiele pojedynczych gwiazd tak daleko.
Sun, w szczególności, jest podekscytowany kolejną okazją do zbadania tych czerwonych nadolbrzymów. Wiemy więcej o czerwonych nadolbrzymach w naszym lokalnym galaktycznym sąsiedztwie, ponieważ są one bliżej i możemy robić lepsze zdjęcia i widma, a czasem nawet rozpoznawać gwiazdy. Możemy wykorzystać wiedzę zdobytą podczas badania czerwonych nadolbrzymów w lokalnym Wszechświecie, aby zinterpretować, co dzieje się z nimi dalej w tak wczesnym okresie formowania się galaktyk w przyszłych badaniach.
Większość galaktyk, w tym Droga Mleczna, zawiera dziesiątki miliardów gwiazd. W pobliskich galaktykach, takich jak Galaktyka Andromedy, astronomowie mogą obserwować gwiazdy jedna po drugiej. Jednak w galaktykach odległych o miliardy lat świetlnych gwiazdy wydają się być zlepione ze sobą, ponieważ ich światło musi przebyć miliardy lat świetlnych, zanim dotrze do nas, co od dawna stanowi wyzwanie dla naukowców badających proces formowania się i ewolucji galaktyk.
Dla nas galaktyki, które są bardzo odległe, zwykle wyglądają jak rozproszona, rozmyta plama – powiedział główny autor badania Yoshinobu Fudamoto, adiunkt na Uniwersytecie Chiba w Japonii. Ale w rzeczywistości te plamy składają się z wielu, wielu pojedynczych gwiazd. Po prostu nie możemy ich dostrzec za pomocą naszych teleskopów.
Ostatnie postępy w astronomii otworzyły nowe możliwości dzięki wykorzystaniu soczewkowania grawitacyjnego – naturalnego efektu powiększenia spowodowanego silnymi polami grawitacyjnymi masywnych obiektów. Zgodnie z przewidywaniami Alberta Einsteina, soczewki grawitacyjne mogą wzmacniać światło odległych gwiazd o setki, a nawet tysiące razy, czyniąc je wykrywalnymi za pomocą czułych instrumentów, takich jak JWST.
Odkrycia te zazwyczaj ograniczały się do zaledwie jednej lub dwóch gwiazd na galaktykę – powiedział Fudamoto. Aby badać populacje gwiazd w statystycznie znaczący sposób, potrzebujemy znacznie więcej obserwacji pojedynczych gwiazd.
Oczekuje się, że przyszłe obserwacje JWST uchwycą więcej powiększonych gwiazd w galaktyce Smoczy Łuk. Wysiłki te mogą doprowadzić do szczegółowych badań setek gwiazd w odległych galaktykach. Co więcej, obserwacje pojedynczych gwiazd mogą zapewnić wgląd w strukturę soczewek grawitacyjnych, a nawet rzucić światło na nieuchwytną naturę ciemnej materii.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
