[Cytadela] Dorastanie galaktyk w młodym Wszechświecie

NewsBot - Aktualności · 4 Września 2009

Niezależnie od tego, jak bardzo zróżnicowane mogą być poglądy naukowców odnośnie kontrowersyjnych elementów tej wielkiej układanki, jaką bez wątpienia jest Wszechświat jako taki, jedno wydaje się być od wielu lat w zasadzie pewne, a zażarte kłótnie dotyczą tylko pomniejszych niuansów – ten Wszechświat, jakim go znamy, nie istniał wiecznie i w pewnym bardzo, bardzo odległym momencie w przeszłości w trakcie wydarzenia określanego obiegowym zwrotem “Wielki Wybuch” doszło do jego kreacji. Można co prawda dyskutować o hipotetycznej cykliczności tego procesu (według kształtującej się w ostatnich latach alternatywnej teorii Wielki Wybuch to zjawisko, do którego doszło już nieskończenie wiele razy w przeszłości), trudno jednak w gąszczu fascynujących czasem pomysłów dojrzeć taki, zgodnie z którym sam Wielki Wybuch (w różnych wersjach) by się nie odbył.

Skoro ogromna większość naukowców zgadza się co do tego, że Wielki Wybuch jest faktem, musimy równocześnie zaakceptować fakt, że z bezkształtnej, jednolitej “zupy” promieniowania wyłonił się z czasem znany nam dobrze obraz Wszechświata. Nietrudno zauważyć, że nie mogło najprawdopodobniej dojść do tego w mgnieniu oka – aby z pomarszczonego kwantowymi fluktuacjami oceanu materii wyłoniły się miriady galaktyk zawierające nierzadko po setki miliardów lat niezbędny był co najmniej jeden czynnik – czas. Choć ewolucja galaktyk nie jest zbyt dobrze poznana i nie mamy dotąd uniwersalnego opisu procesów, który doprowadziły do powstania pierwszych galaktyk Wszechświata przed miliardami lat, zgadzamy się wszyscy co do tego (co sugerują również dane obserwacyjne), że pierwsze galaktyki pojawiły się po setkach milionów lat od Wielkiego Wybuchu.

Rozwój technologiczny pozwala nam dostrzegać coraz dalsze obszary Wszechświata, co równoznaczne jest coraz bardziej zaawansowanej podróży w czasie do czasów, gdy Wszechświat był u początków swego istnienia. Rejestrując bowiem niezwykle słabe światło galaktyk odległych o wiele miliardów lat świetlnych przyglądamy się bowiem jednocześnie pierwszym galaktykom Wszechświata. Logicznie rozumując można by się spodziewać, że im dalej w głębiny Kosmosu zaglądamy, tym mniejsze i młodsze obiekty powinniśmy odkrywać – nie zawsze jednak wygląda to tak w rzeczywistości i tym samym mnożą się frapujące pytania odnośnie ewolucji galaktyk.

W najbliższych dniach na stronach fachowego pisma “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society” opublikowana zostanie praca badawcza japońskiego zespołu, w którym główne skrzypce grał niejaki dr Tomotsugu Goto z National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) / University of Hawaii. Dr Goto wraz z kolegami dostąpili niewątpliwej przyjemności korzystania z potężnego teleskopu Subaru, którego zwierciadło główne ma niebagatelne 8,2 metra średnicy (czyniąc przy okazji teleskop największym na świecie w kategorii teleskopów wykorzystujących pojedyncze zwierciadło jako zwierciadło główne). Nic jednak w tym dziwnego, gdyż sam teleskop, zbudowany w ramach Mauna Kea Observatory na Hawajach, jest flagowym “pancernikiem” wspomnianej wyżej instytucji NAOJ, do której sam Goto i koledzy przynależą. Teleskop ten w ostatnim czasie został zmodernizowany – otrzymał nowoczesne, bardzo czułe detektory CCD, które otworzyły przed korzystającymi z niego astronomami nowe możliwości.

Naukowcom nie trzeba tego powtarzać dwa razy – dr Goto wraz z zespołem skwapliwie skorzystali z tych innowacji by przeprowadzić obserwacje, których realizacja wcześniej nie była możliwa. Wykorzystali ogromne zwierciadło Subaru do obserwacji najodleglejszych rubieży Wszechświata w poszukiwaniu młodych, formujących się dopiero galaktyk. Pamiętając o tym, co napisałem na początku wpisu, musieli pewnie nieźle się zdziwić, gdy w odległości ok. 12,8 miliarda lat świetlnych od Ziemi (czyli – licząc od Wielkiego Wybuchu – zaledwie 900 mln lat po tym wydarzeniu) zaobserwowali galaktykę, której rozmiar porównywalny jest z rozmiarem naszej, wcale niemałej, Drogi Mlecznej.

Nie tylko jednak zaskakująca wielkość młodej galaktyki powoduje, że obiekt ten wart jest zainteresowania – w centrum nowo odkrytej galaktyki zdaje się bowiem znajdować supermasywna czarna dziura, której masa równa jest – bagatela – masie co najmniej ok. 1 miliarda naszych Słońc. W związku z tym robi się naprawdę ciekawie – w jaki sposób, w ciągu względnie krótkiego czasu, jaki naukowcy dają na rozwój pierwszym galaktykom, obserwowany obiekt urósł do tak wielkich rozmiarów i do tego w jaki sposób “wyhodował” wewnątrz siebie równie gigantyczną czarną dziurę?

Zarejestrowana przez japońskich badaczy galaktyka stała się zarazem najodleglejszą znaną nam galaktyką, która “wyposażona” jest w supermasywną czarną dziurę. Nie bez powodu odkrycia tej galaktyki dokonano właśnie przy zastosowaniu zmodernizowanego teleskopu Subaru – najnowocześniejsze detektory CCD pozwoliły na pokonanie największego problemu związanego z takimi obserwacjami: nie dość, że tak odległe obiekty są ledwo widoczne dla najpotężniejszych instrumentów, to jeszcze w przypadku supermasywnej czarnej dziury materia wokół niej zgromadzona generuje tak oślepiający strumień promieniowania, iż niezwykle trudno jest dostrzec jakiekolwiek szczegóły obiektu, w którym czarna dziura rezyduje. Nowoczesny sprzęt pozwolił jednak na pokonanie tej trudności – znacznie podwyższona w stosunku do starszych generacji czułość instrumentów pozwoliła na wyłowienie szczegółów dotyczących galaktyki, zawierającej monstrualną czarną dziurę (analiza danych pozwoliła oszacować na 30% udział samej galaktyki w świetle rejestrowanym, 60% to efekt aktywności czarnej dziury).

Jak wspomniałem na początku nie wiemy zbyt wiele o genezie pierwszych galaktyk, jeszcze mniej wiadomo o tym, w jaki sposób dochodziło do powstawania ogromnych czarnych dziur w ich jądrach. Odkryta przez japońskich astronomów galaktyka zdaje się całe zagadnienie jeszcze bardziej zaciemniać – mamy do czynienia z galaktyką bardzo dużą, zawierającą wielką czarną dziurę, oba obiekty musiał natomiast uformować się w rekordowym tempie, bo w końcu mówimy o czasie, gdy Wszechświat miał ok. 1/16 obecnego wieku. Japońscy astronomowie mają nadzieję, że przy pomocy zaawansowanego technologicznie oprzyrządowania uda im się zaobserwować więcej równie nietypowych galaktyk, co w końcu może pomóc badaczom w rozwinięciu hipotez o “dziecięcym” Wszechświecie i procesach, w ramach których Wszechświat stał się równie pięknym tworem, jaki możemy współcześnie obserwować.

Źródła:

Praca zespołu dr. Goto (format PDF)

Grafika:Galaktyka QSO (CFHQSJ2329-0301), najodleglejsza znana nam galaktyka z supermasywną czarną dziurą. Jasna żółta plama w środku to supermasywna czarna dziura, czerwone “okolice” wskazują na obecność galaktyki-gospodarza (kolorystyka dodana w trakcie obróbki)

Źródło grafiki

Credit: Tomotsugu Goto, University of Hawaii

Wyświetl pełny artykuł