Teleskop James Webb s slovensko pomočjo do izjemnega odkritja

Mednarodna ekipa astronomov je z uporabo vesoljskega teleskopa James Webb (JWST) zaznala in analizirala eno prvih galaksij v zgodnjem vesolju, imenovano Firefly Sparkle (Roj kresničk), ki je nastala približno 600 milijonov let po velikem poku. Pri raziskavi, objavljeni v reviji Nature, so sodelovali tudi slovenski znanstveniki, prof. dr. Maruša Bradač, raziskovalec dr. Nicholas Martis in doktorski študent Gregor Rihtaršič s Fakultete za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani (UL FMF), so sporočili s fakultete.

Galaksija Firefly Sparkle, ki so jo raziskovalci podrobno preučili s pomočjo naravnega pojava gravitacijskega lečenja, razkriva deset ločenih zvezdnih kopic, ki se razlikujejo po starosti in fazi nastanka. To pomeni, da so zvezde v galaksiji nastajale v različnih časovnih obdobjih, kar potrjuje teorije o postopnem razvoju galaksij. Raziskovalci so z rekonstrukcijo podatkov še ugotovili, da je galaksija podobna podolgovati dežni kapljici. V njej sta dve zvezdni kopici proti vrhu in osem proti dnu.

Galaksija je po masi primerljiva z zgodnjo fazo naše galaksije, kar omogoča vpogled v to, kako so se oblikovale prve strukture v vesolju. Minilo bo na milijarde let, preden bo dosegla svojo polno težo in izrazito obliko, so pojasnili raziskovalci. Druge galaksije, ki jih je Webb odkril v tem časovnem obdobju, so bistveno masivnejše.

Razkriva tudi postopen razvoj galaksije skozi združevanje z manjšimi spremljevalkami ter omogoča in nudi preučevanje podatkov o nastanku zvezd in njihovi kemični sestavi. Ti so ključni za razumevanje procesov zgodnjega vesolja.

Človek mora tudi samega sebe vedno znova na novo odkrivati

»Firefly Sparkle je kot časovni stroj, ki nam omogoča, da vidimo vesolje, ko je bilo staro le 600 milijonov let. To odkritje je ključno za razumevanje, kako so se prve galaksije oblikovale in razvijale,« je poudarila prof. dr. Maruša Bradač, soavtorica raziskave in ena vodilnih raziskovalk na področju zgodnje astrofizike, dobitnica ERC projekta Firstlight.

JWST je galaksijo uspelo natančno in podrobno prikazati iz dveh razlogov. Prvega nudi kar vesolje samo, to je gravitacijsko lečenje. Omogoča ga masivna jata galaksij v ospredju, ki je povečala sliko Firefly Sparkle in raziskovalcem omogočila opazovanje podrobnosti z izjemno ločljivostjo. Drugi razlog pa so vrhunski instrumenti teleskopa v infrardečem spektru.

Sodelovanje slovenskih raziskovalcev

Firefly Sparkle je tudi dokaz, kako ključna je povezanost mednarodne znanstvene skupnosti, saj je pri raziskavi sodelovalo več deset znanstvenikov z univerz in raziskovalnih institucij po vsem svetu - med njimi tudi slovenska ekipa z UL FMF, ki je bila odgovorna za analizo podatkov gravitacijskega lečenja in interpretacijo razvoja zvezdnih kopic. Njihovo delo je omogočilo rekonstrukcijo strukture galaksije in vpogled v razvoj zvezdnih kopic.

Astronomi so prvič odkrili galaksijo, ki še vedno nastaja in ima približno enako maso kot naša galaksija, če bi lahko zavrteli čas nazaj, da bi lahko tehtali našo galaksijo v času njenega razvoja. Novo identificirana galaksija, Firefly Sparkle, je v procesu oblikovanja zvezd, obstajala pa je približno 600 milijonov let po velikem poku. FOTO: Nasa, Esa, Csa, Stsci  

Delo prof. dr. Maruše Bradač, dr. Nicholasa Martisa in Gregorja Rihtaršiča, doktorskega študenta, dokazuje, da so slovenski raziskovalci nepogrešljiv del svetovne znanstvene skupnosti. S svojim znanjem in prispevki k analizi podatkov in interpretaciji rezultatov potrjujejo, da Slovenija igra pomembno vlogo v raziskovanju vesolja, so poudarili na FMF.

»Da smo lahko iz povečane in skrajno popačene slike galaksije v obliki podolgovatega loka rekonstruirali njeno pravo podobo, je bilo ključno razumevanje gravitacijske leče - jate galaksij MACS 1423, ki leži med nami in galaksijo Firefly Sparkle. Modeliranje takšne gravitacijske leče je že samo na sebi zanimivo, saj pri tem izračunamo, kje se v jati skriva očem nevidna temna snov, ki s svojo gravitacijo povzroči odklon svetlobe oddaljenih galaksij,« je pojasnil Gregor Rihtaršič.

»Modeli nastajanja galaksij podajajo različne napovedi o tem, kako zgodaj se galaksije sestavljajo, kar je težko preveriti. Ta sistem ponuja izjemno priložnost za dejansko preverjanje nekaterih napovedi in ugotavljanje, kateri modeli se bolj približajo resničnemu vesolju. Pomembno je, da obstaja stalni dialog med opazovanji in teorijo,« je dodal dr. Nicholas Martis.

»Naša ekipa zdaj analizira vse zgodnje galaksije in vsi rezultati kažejo v isto smer: izvedeti moramo še veliko več o tem, kako so te zgodnje galaksije nastale,« je sklenila profesorica Bradač.

To prelomno odkritje ima globalni pomen za astrofiziko, saj omogoča testiranje teorij o nastanku galaksij in razumevanje procesov, ki so oblikovali zgodnje vesolje. Raziskava je tudi pokazala, da združevanje galaksij in interakcije med njimi igrajo pomembno vlogo pri njihovem razvoju, kar predstavlja pomembno izhodišče za prihodnje študije evolucije vesolja.

Raziskovalci sicer ne morejo napovedati, kako se bo ta neurejena galaksija v milijardah let preoblikovala, vendar dve galaksiji v bližini bosta verjetno vplivali na to, kako se bo Firefly Sparkle preoblikovala. Firefly Sparkle je namreč od svoje prve spremljevalke oddaljena le 6500 svetlobnih let, od druge pa 42.000 svetlobnih let, okoli druga druge krožijo. Vsakič, ko ena galaksija prečka drugo, se plin kondenzira in ohladi, zaradi česar v skupkih nastajajo nove zvezde, ki povečujejo mase galaksij. Za primerjavo: naša galaksija je široka približno 100.000 svetlobnih let – v evoluciji je zaobjela vsaj tri druge galaksije.