Teleskop Džejms Veb snimio nešto neverovatno: Da li „Litica“ može da pomogne u rešavanju zagonetke?

Novootkriveni udaljeni objekat astronomi su nazvali „Litica“ i veruju da bi on mogao da pomogne u rešavanju zagonetke koju su postavile neke od prvih snimaka Svemirskog teleskopa Džejms Veb. Kada su otkrivene populacije objekata nazvanih „male crvene tačke“ smatralo se da su u pitanju mlade galaksije, ali sa toliko velikom masom da bi bilo teško objasniti ih trenutnim modelima kosmičke evolucije.

„Litica“ je dovela do predloga za rešenje problema – male crvene tačke nisu galaksije, već supermasivne crne rupe u gustom omotaču gasa. Istraživači ovu novu klasu objekata nazivaju „zvezde crne rupe“, saopštio je Institut za astronomiju Maks Plank.

Preporučujemo

Svemirski teleskop Džejms Veb je u leto 2022, manje od mesec dana nakon što je počeo da pravi prve snimke svemira, astronomi su primetili nešto neočekivano: male crvene tačke. Na slikama snimljenim uz osetljivost bez presedana koju poseduje Džejms Veb, ovi ekstremno kompaktni, veoma crveni nebeski objekti jasno su se videli na nebu, i činilo se da ih ima u velikom broju. Teleskop je očigledno otkrio čitavu novu populaciju astronomskih objekata koja je promakla Svemirskom teleskopu Habl. Taj poslednji deo nije iznenađujuć. „Veoma crveno“ je astronomski žargon za objekte koji emituju svetlost pretežno na dužim talasnim dužinama. Male crvene tačke emituju svetlost pretežno na talasnim dužinama većim od deset milionitog dela metra, u srednjem infracrvenom spektru. Habl ne može da posmatra nebo na ovako dugim talasnim dužinama. S druge strane, Veb je dizajniran da pokrije ovaj opseg.

Dodatni podaci su pokazali da su ovi objekti zaista veoma daleko. Čak i najbliži od njih bili su toliko udaljeni da je njihovoj svetlosti bilo potrebno 12 milijardi godina da stigne do nas. Astronomi uvek gledaju u prošlost, i mi vidimo objekat čijoj svetlosti treba 12 milijardi godina da stigne do nas onakvim kakav je bio pre tih 12 milijardi godina, svega 1,8 milijardi godina nakon Velikog praska.

Ovde stvari postaju komplikovane. Da biste tumačili astronomska posmatranja, potreban vam je model predmetnog objekta. Kada astronomi pokažu na svoje podatke i kažu: „Ovo je zvezda“, ta izjava nosi veliki teret. Ona je pouzdana samo zato što astronomi imaju robusne fizičke modele o tome šta je zvezda, ukratko, džinovska lopta plazme koju na okupu drži sopstvena gravitacija, proizvodeći energiju nuklearnom fuzijom u svom centru. Takođe vam je potrebno dobro razumevanje kako zvezde izgledaju, kako na slikama, tako i u razlaganju svetlosti nalik dugi poznatom kao spektar. Zauzvrat, ako vidite objekat odgovarajućeg izgleda i odgovarajućeg spektra, možete sa sigurnošću tvrditi da je to zvezda.

Činilo se da se male crvene tačke ne uklapaju ni u jedan od uobičajenih kalupa, pa su astronomi krenuli da traže izvan standardnih objekata. Jedna od prvih ponuđenih interpretacija bila je prava bomba: prema tom tumačenju, male crvene tačke su bile galaksije izuzetno bogate zvezdama, čija je svetlost pocrvenela usled ogromnih količina okolne prašine.

U našoj matičnoj galaksiji, Mlečnom putu, jedini region sa takvom gustinom zvezda je centralno jezgro, ali ono sadrži samo oko hiljaditi deo zvezda potrebnih u tim modelima malih crvenih tačaka. Sam broj uključenih zvezda, koji dostiže stotine milijardi solarnih masa manje od milijardu godina nakon Velikog praska, pokrenuo je velika pitanja o osnovnom razumevanju evolucije galaksija kod astronoma: Da li bismo uopšte mogli da objasnimo kako su te galaksije proizvele toliko zvezda, tako brzo?

Sama interpretacija ostala je kontroverzna. Zajednica se podelila u dva tabora: jedna grupa je favorizovala tumačenje „mnogo zvezda plus prašina“, a druga je male crvene tačke tumačila kao aktivna galaktička jezgra zaklonjena obilnom prašinom.

Postojao je i konsenzus: da bi rešili zagonetku, astronomima će biti potrebno više posmatračkih podataka, i to drugačije vrste. Prvobitna Vebova posmatranja pružila su slike. Za testiranje fizičkih interpretacija, astronomima su potrebni spektri: detaljne informacije o tome koliko svetlosti objekat emituje na različitim talasnim dužinama. Za vrhunske teleskope postoji velika konkurencija za vreme posmatranja. Kada je postalo jasno koliko su male crvene tačke zanimljive, brojni astronomi širom sveta počeli su da se prijavljuju za vreme kako bi ih bliže posmatrali. Jedna takva prijava bio je program RUBIES koji je formulisala Ana de Graf sa Instituta Maks Plank za astronomiju u Hajdelbergu sa međunarodnim timom kolega, gde je akronim skraćenica za „Crvene nepoznanice: Svetlo infracrveno ekstragalaktičko istraživanje“ (Red Unknowns: Bright Infrared Extragalactic Survey).

„Litica“ je dobila ime po najistaknutijoj karakteristici svog spektra: strmom usponu u onome što bi bila ultraljubičasta oblast, na talasnim dužinama tek nešto kraćim od ljubičaste vidljive svetlosti. Ona je izgledala kao da se ne uklapa ni u jednu od interpretacija predloženih za male crvene tačke. Ali De Grafova i njene kolege želeli su da budu sigurni. Konstruisali su raznovrsne varijacije svih modela koji su pokušavali da predstave male crvene tačke ili kao masivne galaksije u kojima se formiraju zvezde ili kao aktivna galaktička jezgra obavijena prašinom, pokušali su da reprodukuju spektar Litice sa svakim od njih, i nijednom nisu uspeli.

- Ekstremna svojstva Litice naterala su nas da se vratimo i smislimo potpuno nove modele – rekla je Ana de Graf.

Litica je više ličila na spektar jedne zvezde nego na spektar čitave galaksije. Na ovoj osnovi, De Grafova i njene kolege razvili su model koji su neki od njih počeli da nazivaju „zvezda crne rupe“, napisano kao BH* (od Black Hole star): aktivno galaktičko jezgro, to jest, supermasivna crna rupa sa akrecionim diskom, ali okružena i pocrvenela ne od prašine, već usled toga što je ugrađena u gust omotač gasa vodonika. BH* nije zvezda u strogom smislu, jer u njenom centru ne postoji reaktor nuklearne fuzije. Pored toga, gas u omotaču vrtloži mnogo nasilnije (postoji mnogo jača turbulencija) nego u bilo kojoj običnoj zvezdanoj atmosferi. Ali osnovna fizika je slična: aktivno galaktičko jezgro zagreva okolni gasni omotač, baš kao što centar zvezde pokretan nuklearnom fuzijom zagreva spoljašnje slojeve zvezde, pa spoljašnji izgled ima izrazite sličnosti.

Modeli koje su formulisali De Grafova i njene kolege u ovom trenutku su dokazi koncepta – pionirski rad, ali ni po kojoj meri savršeno uklapanje. Buduća posmatranja će rasvetliti da li su zvezde crne rupe zaista objašnjenje kako su današnje galaksije postale ono što jesu. U ovom trenutku, taj ishod je intrigantna mogućnost, ali daleko od izvesne.

Studija je objavljena u žurnalu Astronomy & Astrophysics.

(Telegraf Nauka/MPIA)