Odkrywanie tajemnic narodzin pierwszych galaktyk
Przez tysiące lat mędrcy i uczeni spoglądali na rozgwieżdżone niebo, aby zrozumieć nasz Wszechświat. Mimo to wciąż bez odpowiedzi pozostaje wiele pytań dotyczących tworzenia się i ewolucji galaktyk w początkowym okresie, między innymi tego, w jaki sposób powstały i jak długo trwał ten proces. W ramach finansowanego przez Unię Europejską projektu GalaxyConnect, realizowanego przy wsparciu działań „Maria Skłodowska-Curie”, zespół naukowców zastosował najnowocześniejsze techniki badawcze, aby spróbować uzyskać odpowiedzi na te pytania. W projekcie wykorzystano symulacje kosmologiczne do modelowania związku między galaktykami a ośrodkiem międzygalaktycznym, czyli gorącym gazem, który według naukowców wypełnia przestrzenie między galaktykami. „W ramach projektu dokonaliśmy najdokładniejszego jak dotąd pomiaru czasu, wskazującego moment zakończenia procesu ogrzewania się Wszechświata”, twierdzi Laura Keating, stypendystka programu Elizabeth Gardner Fellowship na Uniwersytecie Edynburskim i główna badaczka projektu GalaxyConnect.
Badanie ośrodka międzygalaktycznego i galaktycznych wypływów
Historie ewolucji galaktyk i ośrodka międzygalaktycznego są ze sobą ściśle powiązane. Gaz może przepływać z ośrodka międzygalaktycznego w obręb galaktyk, a galaktyki wykorzystują ten gaz jako swego rodzaju paliwo do tworzenia nowych gwiazd. Z kolei światło z gwiazd znajdujących się wewnątrz galaktyk może podgrzewać gaz międzygalaktyczny. „Jednym ze sposobów, w jaki możemy dostrzec oznaki tworzenia się galaktyk w ośrodku międzygalaktycznym, jest śledzenie tego, jak i kiedy gaz międzygalaktyczny się nagrzewał”, wyjaśnia Keating. Kiedy gwiazdy umierają, mogą eksplodować i wypchnąć gaz z powrotem do ośrodka galaktycznego. W związku z tym kolejnym celem projektu było zrozumienie procesów fizycznych stojących za tymi galaktycznymi „wypływami”.
Jak nagrzewał się wczesny Wszechświat?
U swojego zarania Wszechświat był bardzo zimnym miejscem, aż nie powstały pierwsze gwiazdy i galaktyki, których światło ogrzało gaz międzygalaktyczny. W związku z tym wczesny Wszechświat był nadal wypełniony zimnym gazem, podobnym do mgły przesłaniającej oddalone obiekty. Zimny gaz pochłania światło o określonej barwie, co oznacza, że niektóre odległe obiekty będą się jawić jako brak światła. „Na podstawie pomiaru punktu w historii Wszechświata, w którym przestajemy widzieć to brakujące światło, możemy stwierdzić, w którym momencie cały gaz został wreszcie podgrzany przez pierwsze gwiazdy. To mówi nam o tym, kiedy powstały pierwsze gwiazdy i galaktyki”, dodaje Keating. Zespół projektu GalaxyConnect porównał dane obserwacyjne z wynikami dużych symulacji ośrodka międzygalaktycznego, aby uzyskać pomiar czasu, w którym zakończył się proces ogrzewania się Wszechświata. Okazało się, że miało to miejsce 150 milionów lat później, niż wcześniej sądzono.
Kosmologia nowej generacji
Badanie tych pierwszych galaktyk w sposób pośredni, mianowicie poprzez określanie tego, jak i kiedy ogrzewały one gaz międzygalaktyczny, jest obecnie jedynym sposobem, w jaki naukowcy mogą dowiedzieć się czegoś o tych obiektach. Badania w ramach projektu GalaxyConnect pomogą innym kosmologom zainteresowanym ewolucją pierwotnego Wszechświata, zwłaszcza biorąc pod uwagę fakt, że powstaje kolejna generacja dużych teleskopów, takich jak europejski 39-metrowy Ekstremalnie Wielki Teleskop znajdujący się w Chile. Jak zauważa Keating, która obecnie kontynuuje swoje badania na nowym stanowisku na Uniwersytecie Edynburskim, teleskopy te pozwolą naukowcom rozszerzyć badania nad gazem międzygalaktycznym dzięki możliwości obserwacji słabszych obiektów. „To bardzo ekscytujące móc pracować w tej dziedzinie właśnie teraz, gdy w zeszłym roku byliśmy świadkami uruchomienia nowego Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba”, mówi Keating. „Teleskop ten dostarcza wielu nowych danych obserwacyjnych dotyczących gazu międzygalaktycznego we wczesnym Wszechświecie, które planuję zinterpretować za pomocą swoich symulacji”.
Słowa kluczowe
GalaxyConnect, galaktyki, wczesny, wszechświat, międzygalaktyczny, ośrodek, kosmologia, ciepło
