Teleskop Jamesa Webba właśnie ujawnił ważne dane na temat początków kosmosu. Mówimy o „kosmicznych fabrykach”, które wypełniły wczesny Wszechświat pyłem gwiezdnym. Pył ten stał się materiałem źródłowym wszystkiego, co widzimy dzisiaj: nowych gwiazd, dużych galaktyk i nas samych.
Ale bądźmy realistami: bezpośrednia obserwacja tych starożytnych galaktyk jest niezwykle trudna. Webb to naprawdę potężne narzędzie, on je widzi. Jednak uzyskanie szczegółowych szczegółów pozostaje wyzwaniem.
Dlatego zespół odpowiedzialny za to odkrycie zrobił to, co zwykle robią mądrzy naukowcy w takich przypadkach: znalazł obejście.
Zamiast szukać igły w stogu siana w głębinach kosmosu, szukali bliżej domu. Badali Sextans A, galaktykę karłowatą położoną zaledwie 4,6 miliona lat świetlnych od nas. Jest nowoczesny, zwarty i „ubrany” we właściwości chemiczne charakterystyczne dla pierwszych galaktyk Wszechświata, niczym garnitur w najnowszej modzie.
„Bezpośrednie badanie galaktyk zamieszkujących wczesny Wszechświat pozostaje bardzo trudne” – wyjaśnił kierownik zespołu Claudio Gavetti z INAF. „Obserwacja pobliskiej galaktyki, takiej jak Sextans A, oferuje nam cenną możliwość”.
Dlaczego sekstans A jest ważny
Wróćmy. Wczesny Wszechświat był chemicznie „nudny”. Głównie wodór i trochę helu. I tylko malutka szczypta cięższych pierwiastków. Astronomowie nazywają je „metalami”.
Z tej jednolitej mieszaniny narodziły się pierwsze gwiazdy – gwiazdy III populacji. Były ubogie w metale, ale nie bezczynne. Zsyntetyzowali wodór i hel, tworząc ciężkie pierwiastki. Kiedy te gwiazdy umarły, eksplodowały, rozrzucając metale po całym ośrodku międzygwiazdowym.
Następna generacja: gwiazdy populacji II. Obiekty te odziedziczyły zgromadzone bogactwo; metale były już obecne w ich składzie. Nasze Słońce to populacja, którą gwiazduję, jeszcze bogatsza w metale. Ale nie wszystkim galaktykom udało się „otrzymać informacje”. Galaktyki karłowate, takie jak Sextance A, pozostały słabe. Sextance A zawiera tylko 1% do 7% metali występujących w Słońcu.
To kapsuła czasu rzeczywistego. Obiekt zastępczy dla galaktyk ubogich w metale, które utworzyły nasz Wszechświat.
Odkrywamy tajemnice fabryk pyłu
Gavetti i jego współpracownicy skierowali instrumenty NIRCam i MIRI teleskopu Webba na Sextance A. Uzyskano bardzo szczegółowe obserwacje. Zespół sporządził mapę całej populacji gwiazd, skupiając się szczególnie na określonej fazie cyklu życia gwiazdy – asymptotycznej gałęzi olbrzyma.
Oto jak to działa. Gwiazdy masywniejsze od Słońca wyczerpują swoje jądra helowe. Tworzą obojętne serce węglowe. Fuzja termojądrowa trwa w zewnętrznych powłokach, naprzemiennie spalając warstwy helu i wodoru.
Gwiazda się rozkręca. Jego jasność gwałtownie wzrasta – około tysiąc razy.
Co odkryli naukowcy?
Około 90% tych asymptotycznych czerwonych olbrzymów nie miało otoczek pyłowych. Byli nadzy. Ale około 20 z nich było ukrytych pod grubymi osłonami przeciwpyłowymi. Były to więc prawdziwe fabryki.
Powstały 2–3 miliardy lat temu i wywodziły się z gwiazd o masie 1,5 masy Słońca.
Większy obraz
Tu nie chodzi tylko o Sextance A. Chodzi o ciągłość pokoleń. Badanie to rzuca światło na to, które gwiazdy we wczesnym Wszechświecie prawdopodobnie zasiały obłoki pyłu, które wzbogacą przyszłe gwiazdy.
Tworzymy obraz ewolucji Wszechświata z ponurej mieszaniny wodoru w ustrukturyzowane, bogate w metale kosmiczne środowisko, w którym żyjemy dzisiaj.
Poziom szczegółowości, który wcześniej był niemożliwy, jest teraz dla astronomów taki sam, jak w zwykły wtorek.
Jednak pytania pozostają otwarte. Ile innych Sextance A czai się w ciemności? Czy wszechświat miał szczęście z tą konkretną galaktyką karłowatą, która służy nam za lustro? Być może nigdy nie będziemy pewni. Ale mamy początek.
