Astronomi koji istražuju rani svemir došli su do iznenađujućeg otkrića koristeći NASA-in svemirski teleskop James Webb: skup masivnih galaksija u procesu formiranja oko izuzetno crvenog kvazara. Rezultat će proširiti naše razumijevanje o tome kako su se klasteri galaksija u ranom svemiru spojili i formirali kozmičku mrežu kakvu vidimo danas.
Kvazar, posebna vrsta aktivne galaktičke jezgre (AGN), je kompaktno područje sa supermasivnom crnom rupom u središtu galaksije. Plin koji pada u supermasivnu crnu rupu čini kvazar dovoljno svijetlim da zasjeni sve zvijezde galaksije.
Kvazar koji je Webb istraživao, nazvan SDSS J165202.64+172852.3, postojao je prije 11,5 milijardi godina. Neobično je crvena ne samo zbog svoje intrinzične crvene boje, već i zbog toga što je svjetlost galaksije pomaknuta u crveno zbog velike udaljenosti. To je učinilo Webb, koji ima neusporedivu osjetljivost u infracrvenim valnim duljinama, savršeno prikladnim za detaljno ispitivanje galaksije.
Lijevo je kvazar SDSS J165202.64+172852.3 istaknut na slici svemirskog teleskopa Hubble snimljenoj u vidljivom i bliskom infracrvenom svjetlu. Slike s desne i donje strane predstavljaju nova opažanja svemirskog teleskopa James Webb u više valnih duljina. Oni pokazuju distribuciju i kretanje plina unutar novopromatranog klastera galaksija oko središnjeg kvazara.
Ovaj kvazar jedna je od najmoćnijih poznatih galaktičkih jezgri koja je viđena na tako velikoj udaljenosti. Astronomi su nagađali da bi ekstremna emisija kvazara mogla uzrokovati “galaktički vjetar”, gurajući slobodni plin iz galaksije domaćina i vjerojatno uvelike utjecati na buduće stvaranje zvijezda tamo.
Kako bi istražili kretanje plina, prašine i zvjezdanog materijala u galaksiji, tim je koristio teleskopski Near Infrared Spectrograph (NIRSpec). Ovaj moćni instrument koristi tehniku zvanu spektroskopija za promatranje kretanja različitih odljeva i vjetrova koji okružuju kvazar. NIRSpec može istovremeno prikupljati spektre u cijelom vidnom polju teleskopa, umjesto samo od jedne točke u isto vrijeme, omogućujući Webbu da istovremeno ispituje kvazar, njegovu galaksiju i širu okolinu.
Prethodne studije NASA-inog svemirskog teleskopa Hubble i drugih zvjezdarnica skrenule su pozornost na snažna odljeva kvazara, a astronomi su nagađali da bi se njegova galaksija domaćin mogla spajati s nekim nevidljivim partnerom. Ali tim nije očekivao da će Webbovi NIRSpec podaci jasno pokazati da se oko nje ne vrti samo jedna galaksija, nego još najmanje tri. Zahvaljujući spektrima na širokom području, kretanja cjelokupnog tog okolnog materijala mogla su se mapirati, što je rezultiralo zaključkom da je crveni kvazar zapravo bio dio gustog čvora formiranja galaksije.
“Postoji nekoliko protoklastera galaksija poznatih u ovo rano doba. Teško ih je pronaći, a vrlo malo ih je imalo vremena da se formiraju od velikog praska”, rekla je astronom Dominika Wylezalek sa Sveučilišta Heidelberg u Njemačkoj, koja je vodila studiju s Webbom. “Ovo bi nam na kraju moglo pomoći da shvatimo kako se galaksije u gustim okruženjima razvijaju. To je uzbudljiv rezultat.”
Koristeći opažanja iz NIRSpeca, tim je uspio potvrditi tri galaktička pratioca ovog kvazara i pokazati kako su povezani. Arhivski podaci s Hubblea nagovještavaju da bi ih moglo biti čak i više. Slike s Hubbleove kamere širokog polja 3 pokazale su prošireni materijal koji okružuje kvazar i njegovu galaksiju, što je dovelo do odabira za ovu studiju njegovog odljeva i učinka na njegovu galaksiju.
“Naš prvi pogled na podatke brzo je otkrio jasne znakove velikih interakcija između susjednih galaksija” – rekao je član tima Andrey Vayner sa Sveučilišta Johns Hopkins u Baltimoreu, Maryland. “Osjetljivost instrumenta NIRSpec bila je odmah očita i bilo je jasno da smo u novoj eri infracrvene spektroskopije.”
Tri potvrđene galaksije kruže jedna oko druge nevjerojatno velikim brzinama, što je pokazatelj da je prisutna velika količina mase. U kombinaciji s time koliko su zbijeni u području oko ovog kvazara, tim vjeruje da ovo označava jedno od najgušćih poznatih područja formiranja galaksija u ranom svemiru. “Čak ni gusti čvor tamne tvari nije dovoljan da to objasni” – kaže Wylezalek. “Mislimo da bismo mogli vidjeti regiju u kojoj se dvije masivne aureole tamne tvari spajaju.” Tamna tvar je nevidljiva komponenta svemira koja drži galaksije i klastere galaksija zajedno, a smatra se da tvori “halo” koji se proteže izvan zvijezda u tim strukturama.
Studija koju je proveo Wylezalekov tim dio je Webbovih istraživanja ranog svemira. Sa svojom neviđenom sposobnošću gledanja u prošlost, teleskop se već koristi za istraživanje kako su prve galaksije nastale i evoluirale te kako su nastale crne rupe i utjecale na strukturu svemira. Tim planira daljnja promatranja ovog neočekivanog proto-klastera galaksija i nadaju se da će ga upotrijebiti za razumijevanje kako gusti, kaotični klasteri galaksija poput ovog nastaju i kako na njih utječe aktivna, supermasivna crna rupa u srcu.
Svemirski teleskop James Webb vodeći je svjetski opservatorij za svemirsku znanost. Webb će riješiti misterije u našem Sunčevom sustavu, pogledati dalje od dalekih svjetova oko drugih zvijezda i ispitati misteriozne strukture i porijeklo našeg svemira i naše mjesto u njemu. Webb je međunarodni program koji vodi NASA sa svojim partnerima, ESA (Europska svemirska agencija) i CSA (Kanadska svemirska agencija).
Izvor: NASA
