Kada je svemirski teleskop Džejms Veb lansiran na Božić 2021. godine, suočio se sa čitavim nizom intrigantnih pitanja. Do trenutka kada je konačno lansiran, astronomi su imali veliku listu ciljeva koji su molili za vrstu detaljnih posmatranja koja je mogao da obavi samo moćni infracrveni svemirski teleskop.
Jedna od meta bila je drevna, masivna galaksija koja je u osnovi mrtva i ne formira nove zvezde.
Rezultati su stigli, a međunarodni tim astronoma zna šta se dogodilo sa mirnom galaksijom.
Rast i evolucija galaksija je ključna oblast proučavanja u astronomiji. Kako smo stigli od Velikog praska do danas, kada masivne galaksije poput našeg Mlečnog puta naseljavaju Univerzum? Astronomi su naučili da se supermasivne crne rupe (SMBH) nalaze u srcu masivnih galaksija i da su oblikovale njihove galaksije na moćan način.
SMBH stvaraju moćna aktivna galaktička jezgra (AGN) u jezgrima galaksija. Kako SMBH vuče materijal prema sebi, materijal se skuplja u akrecioni disk. Materijal se zagreva do ekstremno visokih temperatura i odaje energiju širom elektromagnetnog spektra, stvarajući AGN koji može zasjeniti ostatak galaksije.
AGN su moćni objekti. Prema teoriji, oni imaju moć da poremete snabdevanje hladnog gasa koji stvara zvezde i da dramatično uspore brzinu formiranja zvezda (SFR) u svojoj galaksiji domaćinu. Oni iz svojih galaksija izduvaju vetrove gasa koji stvara zvezde, što usporava SFR. Astronomi to zovu gašenje, i često se primećuje u masivnim galaksijama koje se nazivaju mirne galaksije.
Sada, JVST je primetio drevnu masivnu galaksiju po imenu GS-10578 na crvenom pomaku z = 3,064. Ima nadimak „Pablova galaksija“, a za tako ranu fazu evolucije Univerzuma, ogromna je: sadrži oko dve milijarde solarnih masa.
Ali Pablova galaksija je ugašena, što znači da se većina formiranja zvezda dogodila između 12,5 i 11,5 milijardi godina. Mnoge lokalne masivne galaksije su ugašene, što je pomoglo da se pokrene razvoj teorije gašenja AGN.
Tim naučnika je predstavio svoje istraživanje Pablove galaksije u novom radu pod naslovom „Brzo rotirajuća galaksija posle praska zvezda ugašena supermasivnom povratnom spregom crne rupe na z = 3“. Rad je objavljen u Nature Astronomi, a ko-vodeći autor je Frančesko D’Eugenio sa Kavli instituta za kosmologiju i Laboratorije Kevendiš na Univerzitetu Kembridž u Velikoj Britaniji.
„Pronašli smo krivca. Crna rupa ubija ovu galaksiju i drži je u stanju mirovanja, odsecanjem izvora ‘hrane’ koja je galaksiji potrebna za formiranje novih zvezda.“
Frančesko D’Eugenio, Kavli institut za kosmologiju, Univerzitet u Kembridžu, Velika Britanija
„Lokalne, masivne, mirne galaksije stoje kao kolosalne olupine slavnih, ali udaljenih istorija formiranja zvezda (SFH) i moćnog i brzog gašenja, kojima nema ravne u današnje vreme“, pišu autori. „Svemirski teleskop Džejms Veb (JVST) nam je omogućio po prvi put da budemo svedoci ovih monumentalnih galaksija tokom davno prošle epohe kada su se dizale i padale.
„Na osnovu ranijih zapažanja, znali smo da je ova galaksija u ugašenom stanju: ne formira mnogo zvezda s obzirom na svoju veličinu, i očekujemo da postoji veza između crne rupe i kraja formiranja zvezda“, rekao je ko-vodeći autor dr. Frančesko D’Eugenio sa Kembridžovog instituta za kosmologiju Kavli. „Međutim, do Veba, nismo bili u mogućnosti da proučimo ovu galaksiju dovoljno detaljno da potvrdimo tu vezu, i nismo znali da li je ovo ugašeno stanje privremeno ili trajno.
„U ranom Univerzumu većina galaksija formira mnogo zvezda, tako da je zanimljivo videti tako masivnu mrtvu galaksiju u ovom vremenskom periodu“, rekao je koautor profesor Roberto Majolino, takođe sa Instituta za kosmologiju Kavli. „Ako je imao dovoljno vremena da dođe do ove ogromne veličine, bilo koji proces koji je zaustavio formiranje zvezda verovatno se desio relativno brzo.“
Pablova galaksija se ponekad naziva ‘plavim grumenom’, klasa galaksija za koje se smatralo da postoje samo u ranom Univerzumu. Plavi grumenovi su masivni i izuzetno kompaktni, a astronomi misle da su prethodnici modernih mirnih galaksija koje se nazivaju „crveni grumenovi“.
Plavi grumenci doživljavaju ‘sabijanje bogato gasom’. To znači da postoji centralni nalet formiranja zvezda koji je vođen nestabilnošću diska ili velikim spajanjima bogatim gasom. Taj prasak je praćen gašenjem, koje ostavlja crvenu galaksiju.
„Kao što ćemo pokazati, GS-10578 je, umesto toga, već crveni grumen u naprednoj fazi gašenja“, pišu autori. Oni objašnjavaju da se spaja sa nekoliko satelitskih galaksija male mase i „podvrgava se moćnoj povratnoj informaciji od svog SMBH-a“.
Istraživači kažu da imaju direktne dokaze da povratne informacije AGN mogu ugasiti formiranje zvezda u ranim galaksijama. Prethodna posmatranja sa drugim teleskopima pokazuju da galaksije imaju brze vetrove gasa koji izlivaju. Taj gas je vruć, što ga čini lakšim za uočavanje, ali nije pružio dokaz da SMBH i AGN mogu ugasiti formiranje zvezda. To je zato što je gas vruć, a zvezde se formiraju iz hladnog, gustog gasa.
Pablova galaksija nije ništa drugačija. Izbacuje velike količine vrelog gasa brzinama dovoljno velikim da u potpunosti pobegne iz galaksije. SMBH i njegov AGN istiskuju gas.
Ali JVST je napravio razliku u ovim novim zapažanjima. Primetio je novu komponentu vetra koji izlazi iz hladnog gasa. Hladni gas ne emituje svetlost, ali JVST je izuzetno osetljiv i može ga detektovati na način na koji blokira svetlost iz udaljenih galaksija u pozadini. Kritično, bez hladnog gasa, galaksija se bori da formira zvezde i postaje ugašena.
Količina gasa koju izbacuju vetrovi pokretani AGN je veća od količine potrebne za formiranje novih zvezda.
„Pronašli smo krivca“, rekao je D’Eugenio. „Crna rupa ubija ovu galaksiju i drži je u stanju mirovanja, odsecanjem izvora ‘hrane’ koja je galaksiji potrebna za formiranje novih zvezda.
Ovo su uzbudljivi rezultati, ali autori upozoravaju da je ovo samo jedna galaksija. „GS-10578 predstavlja jedinstvenu priliku da se prouči kako su najmasovnije galaksije u Univerzumu postale – i ostale – mirne“, objašnjavaju autori u svom istraživanju.
„Iako ne možemo da izvučemo opšte zaključke iz jedne mete, pokazujemo da je povratna informacija AGN sposobna da napaja izlive neutralnog gasa sa velikom brzinom i velikim opterećenjem mase, dovoljnim da prekine formiranje zvezda uklanjanjem svog hladnog gasnog goriva.“
Takođe ima još nerešenih pitanja. Druge galaksije slične Pablovoj galaksiji takođe pokazuju da bi vetrovi koji izlivaju hladnog gasa mogli biti ključni za gašenje galaksija.
„Kako su tačno ovi odlivi povezani sa AGN još nije jasno“, pišu autori. Oni objašnjavaju da nam samo popis sličnih galaksija može reći da li su ova snažna izbacivanja gasa koji stvaraju zvezde ključni mehanizam za izazivanje gašenja ili je izbacivanje gasa samo epizodično.
JVST je takođe odgovorio na još jedno otvoreno pitanje o ugašenim galaksijama. Naši teorijski modeli su pokazali da kada je formiranje zvezda u galaksiji ugašeno, to je bio turbulentan događaj koji je nasilno uništio oblik galaksije. Pablova galaksija i dalje prikazuje veličanstveni oblik diska galaksije bez problema. Njegove zvezde se kreću na ujednačen, predvidljiv način.
JVST radi tačno kako je predviđeno. Dovodeći drevni Univerzum u vidjelo, on odgovara na mnoga dugogodišnja pitanja u astronomiji, astrofizici i kosmologiji.
„Znali smo da crne rupe imaju ogroman uticaj na galaksije i možda je uobičajeno da one zaustavljaju formiranje zvezda, ali do Veba nismo bili u mogućnosti da to direktno potvrdimo“, rekao je Majolino.
„To je još jedan način na koji je Veb tako ogroman korak napred u smislu naše sposobnosti da proučavamo rani univerzum i kako je evoluirao.“
