Galaktyki karłowate rozświetliły wczesny Wszechświat

Najnowsze obserwacje przy pomocy Teleskopu Webba sugerują, że to małe galaktyki karłowate wyprodukowały niezbędne ilości energetycznego promieniowania, aby dokonać powtórnej jonizacji materii we Wszechświecie – informuje Europejska Agencja Kosmiczna (ESA).

Galaktyki karłowate wywołały powtórną jonizację Wszechświata

.Międzynarodowy zespół naukowców użył Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST) do wykonania pierwszych spektroskopowych obserwacji najsłabszych galaktyk z okresu pierwszego miliarda lat po Wielkim Wybuchu. Z badań ewolucji Wszechświata wiadomo, że jego początki można podzielić na kilka istotnych przedziałów czasu. Jednym z kluczowych wydarzeń było wyjście z fazy, w której kosmos był bez gwiazd i galaktyk, wypełniony gęstą mgłą wodoru. Był to okres ciemności, gdyż promieniowanie nie mogło swobodnie podróżować przez kosmos.

Dopiero gdy pierwsze gwiazd zjonizowały materię wokół siebie, wtedy światło mogło przemieszczać się na dalsze odległości. Od dziesiątek lat astronomowie próbują dociec szczegółów tego etapu i ustalić źródła promieniowania, które było wystarczająco potężne, aby wyczyścić wodorową mgłę przesłaniającą Wszechświat. Okres ten zwany jest epoką wtórnej jonizacji. Czasami używa się też określenia „era rejonizacji”. Mowa tu o powtórnej jonizacji, bowiem na samych początkach kosmos był tak gorący, że wypełniająca go materia była zjonizowana. Dopiero gdy schłodził się odpowiednio, elektrony i protony utworzyły neutralne atomy, tworząc gaz wodorowy.

Program UNCOVER

.W ramach programu obserwacyjnego Ultradeep NIRSpec and NIRCam ObserVations before the Epoch of Reionization (UNCOVER) uzyskano zdjęcia oraz przeprowadzono obserwacje spektroskopowe soczewkującej grawitacyjnie gromady galaktyk Abell 2744, znanej też jako Gromada Pandory. Soczewkowanie grawitacyjne jest zjawiskiem, które powoduje wzmocnienie i zaburzenie wyglądu bardzo dalekich obiektów, jeśli na linii widzenia znajduje się jakaś masa. Gromada galaktyk jest tak masywna, że powoduje soczewkowanie galaktyk położonych daleko za nią i w ten sposób pomaga naukowcom w badaniach bardzo dalekiego kosmosu.

Z badań okazało się, że słabe galaktyki są ogromnymi producentami promieniowania jonizującego na poziomie czterokrotnie większym niż wcześniej przypuszczano. Oznacza to, że większość fotonów, które spowodowały jonizację Wszechświata pochodzi zapewne z galaktyk karłowatych. Badacze uważają, że słabe galaktyki wspólnie wyprodukowały więcej promieniowania niż było potrzebne do jonizacji.

Galaktyki sto razy słabsze niż Droga Mleczna

.Zespół, którym kierował Hakim Atek z Paryskiego Instytutu Astrofizycznego, CNRS i Uniwersytetu Sorbony, najpierw połączył ultragłębokie zdjęcia z Teleskopu Webba z obrazami z Teleskopu Hubble’a, aby ustalić kandydatki do badań. Następnie wykonano obserwacje spektroskopowe. Udało się potwierdzić, że słabe galaktyki są najbardziej rozpowszechnioną populacją galaktyk w okresie epoki wtórnej jonizacji.

Zmierzono również ich moc jonizowania materii. Zbadane galaktyki są ponad 100 razy słabsze niż Droga Mleczna. Naukowcy mają plany zrealizowania kolejnego programu obserwacyjnego, nazwanego GLIMPSE. W jego ramach dokonają najgłębszych w historii obserwacji nieba. Celem będzie gromada galaktyk Abell S1063. Wyniki badań opublikowano w „Nature” Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba to projekt NASA, realizowany we współpracy m.in. z Europejską Agencją Kosmiczną (ESA).

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba oraz program Artemis

.Na temat współczesnego dynamicznego rozwoju astronomii, którego wynikiem są tak spektakularne projekty jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, czy program Artemis, na łamach “Wszystko Co Najważniejsze” pisze prof. Piotr ORLEAŃSKI w tekście “Kosmos coraz bliżej, także z Polakami“.

“W 2022 roku pierwszy raz udało się ustawić wszystkie 18 luster Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Stanowią one razem zwierciadło o rozpiętości 6,5 metra. Każde z luster musi być oddzielnie wyjustowane, by móc dobrze zobrazować dane, które pozyskuje. W lipcu 2022 roku zobaczyliśmy pierwsze zachwycające zdjęcia różnego rodzaju obiektów kosmicznych. NASA opublikowało specjalną animację, na której można porównać zdjęcia tych samych obiektów pozyskane za pomocą teleskopu Hubble’a i Webba. Dopiero gdy się porównuje zdjęcia, widać, jaka jest różnica między tymi teleskopami”.

“Teleskopy Hubble’a i Webba różnią się dwoma rzeczami. Nowszy z nich jest większy, w związku z tym jest w stanie obserwować mniejsze obiekty, głównie te, które znajdują się dalej od nas. Widziane przez nas w ten sposób kosmiczne zdarzenia zachodziły w przeszłości – światło potrzebowało milionów lat, by do nas dotrzeć i byśmy mogli te zdarzenia teraz zaobserwować. Można powiedzieć, że widzimy to, co działo się np. 13,5 miliarda lat temu. W przypadku teleskopu Hubble’a było to 12 miliardów lat. Ale nawet obiekty wcześniej zaobserwowane przez teleskop Hubble’a widzimy dziś dzięki teleskopowi Webba znacznie bardziej szczegółowo. Tym, co różni te teleskopy, jest również to, że instrumenty teleskopu Hubble’a pracują w zakresie widzialnym, natomiast Webba w podczerwieni. To jest zupełnie inne spektrum fali elektromagnetycznej. Również dzięki temu można więcej zobaczyć. Jednak tym, co znacznie różni te twa teleskopy, jest ich wielkość – starszy ma dwa metry średnicy, nowszy ponad sześć”.

“Drugim znaczącym wydarzeniem w działaniach człowieka w kosmosie było rozpoczęcie programu Artemis. Od zakończenia programu Apollo, kiedy człowiek chodził po Księżycu, minęło 50 lat. Wiele czynników wpłynęło na to, że nie podejmowano kolejnych wypraw na naturalnego satelitę Ziemi”.

.“Znaczące było to, że program Apollo był szalenie drogi. Amerykanie przestawili się na program wahadłowców, które też dużo kosztowały, ale służyły do wielu celów. Nie byli w stanie prowadzić dwóch takich przedsięwzięć jednocześnie. Poza tym program Apollo był rezultatem polityki. Amerykanom zależało na tym, by jako pierwsi mogli postawić nogę na Księżycu, i to im się udało. Późniejsze kryzysy ekonomiczne, brak podtekstu politycznego i konkurentów, którzy również mogliby wylądować na Księżycu, w pewnym sensie oddalił perspektywę powrotu tam człowieka. Problemy z wahadłowcami, później z rakietami nośnymi, utrudniały realizację podobnych programów. Dziś mamy początek kolejnej ery wyścigu kosmicznego. Tym razem między Stanami Zjednoczonymi a Chinami. Państwo Środka ma bardzo rozbudowany program kosmiczny i jako pierwsze wysłało łazik na ciemną stronę Księżyca” – pisze prof. Piotr ORLEAŃSKI.