Program MINERVA pomoże zrozumieć, jak formował się Wszechświat
Dzięki programowi MINERVA, wykorzystującemu Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, naukowcy będą mogli dowiedzieć się jak wyglądał Wszechświat w ciągu pierwszych kilkuset milionów lat po jego powstaniu i jak formowały się pierwsze gwiazdy i galaktyki.
Jak opisują naukowcy z Tufts University, program MINERVA, zapewni jeszcze lepszy niż dotychczas obraz wczesnego Wszechświata dzięki wykorzystaniu niezwykle czułych instrumentów na pokładzie Teleskopu Webba, które obserwują kosmosu w wielu długościach fal światła. Dzięki wykorzystaniu Teleskopu astronomowie mają nadzieję znaleźć rzadkie i niezwykłe galaktyki, zajrzeć przez ich pył, aby dowiedzieć się, czy niektóre z najstarszych z nich wciąż tworzą nowe gwiazdy, a także lepiej zrozumieć, w jaki sposób powstają supermasywne czarne dziury.
Program MINERVA (Medium-band Imaging with NIRCam to Explore ReVolutionary Astrophysics), rozpoczął korzystanie z teleskopu Webba 25 lipca – obserwacje planowane są na rok.
Inne bardzo czułe teleskopy, w tym Kosmiczny Teleskop Hubble’a, przeprowadziły podobne badania, ale nie były w stanie dostarczyć obrazów wysokiej rozdzielczości bardzo odległego Wszechświata – w pierwszych miliardach lat kosmicznej historii.
W ramach projektu MINERVA astronomowie uzyskają obrazowanie w średnim paśmie za pomocą instrumentów NIRCam i MIRI, zamontowanych na Teleskopie Webba, co pozwoli na dokładniejsze obserwacje obszarów, które były wcześniej badane, zwłaszcza w przypadku obiektów, które były przysłonięte przez pył.
„Chcemy uzyskać jak najwięcej danych, w wielu długościach fal, dotyczących bardzo odległych galaktyk. Chcemy otrzymać bardzo dokładną wiedzę na temat ich właściwości, ich populacji gwiazd – masy gwiazdowej galaktyki, liczby gwiazd tworzących się w nich każdego roku i historii ich formowani” – mówi Danilo Marchesini z Tufts University.
Dzięki obrazowaniu szerokopasmowemu astronomowie są w stanie skanować duże fragmenty nieba, ale jest to związane z utratą ostrości – nie zawsze mogli stwierdzić, czy dane, które analizowali, pochodziły z w pełni uformowanych gwiazd, intensywnego formowania się ich czy supermasywnych czarnych dziur.
„Dzięki obrazowaniu w średnim paśmie próbkujemy widmowy rozkład energii znacznie dokładniej, kilka razy lepiej niż w przypadku szerokopasmowego. Oznacza to na przykład, że możemy rozróżnić galaktykę, która jest w stanie spoczynku – nie tworzy już gwiazd – od takiej, która aktywnie je tworzy, ale przesłonięcie pyłem sprawia, że wygląda ona jak galaktyka w stanie spoczynku przy obrazowaniu tylko w szerokim paśmie” – tłumaczy Danilo Marchesini.
„Program MINERVA skupi się na czterech głównych obszarach w odległym kosmosie, co pozwoli uzyskać ich pełne i dogłębne próbkowanie. Regiony te są też ważne, ponieważ mogą się w nich znajdować rzadkie obiekty, które mogą ukrywać się w galaktykach, które uformowały się na początku historii Wszechświata” – dodaje.
Jednym z celów programu jest skupienie się na okresie znanym jako „kosmiczny świt” (cosmic dawn) – wczesnej fazie rozwoju wszechświata po Wielkim Wybuchu. W ciągu pierwszych kilkuset milionów lat kosmos składał się wyłącznie z neutralnego wodoru i helu, co nazywane jest ciemną erą.
W astronomii, im bardziej odległe są obiekty w przestrzeni kosmicznej, tym bardziej odzwierciedla to, jak dawno temu się uformowały, ponieważ im dalej się on znajduje, tym światło musiało pokonać dłuższą drogę, żeby mogło zostać odebrane. Odległość ta jest mierzona w przesunięciu ku czerwieni – co jest zmianą widma światła emitowanego przez obiekt, gdy oddala się on od obserwatora. Im bardziej odległy obiekt, tym większe jest jego przesunięcie ku czerwieni.
„Aby obserwować Wszechświat, gdy był młodszy o 5 miliardów lat – gdy miał około 7,7 miliarda lat – musimy obserwować galaktyki z przesunięciem ku czerwieni o wartości 1, ale jeśli chcemy obserwować obiekty, w kosmosie, który miał jeden lub pół miliarda lat, musimy obserwować galaktyki z przesunięciem ku czerwieni o wartości 6 lub 10” – twierdzi Danilo Marchesini.
„Jednym z głównych celów teleskopu Webba było znalezienie pierwszych gwiazd i galaktyk” Częścią programu MINERVA jest właśnie poszukiwanie bardzo solidnych kandydatów na galaktyki, które powstały w ciągu pierwszych 300 milionów lat lub w przesunięciu ku czerwieni powyżej 13” – dodaje.
Dzięki obrazowaniu w średnim paśmie, astronomowie będą mogli odróżnić obiekty z przesunięciem ku czerwieni wynoszącym 13 od, znacznie późniejszych galaktyk z przesunięciem ku czerwieni 5. Światło przesłonięte przez pył jest słabsze, przez co wydaje się bardziej odległe niż jest w rzeczywistości. Dzięki pominięciu tego problemu naukowcy będą mogli spróbować lepiej poznać ewolucję galaktyk, które były dotychczas częściowo przysłonięte.
Emil Gołoś
