Novo otkriće međunarodnog tima astronoma, predvođenog kanadskim istraživačima, ima potencijal “preokrenuti” sve što znamo o svemiru i njegovom nastanku, ili barem dovesti u pitanje neke od postojećih teorija. Ovaj je tim, naime, u ranom svemiru otkrio pojavu koja prema postojećim teorijama jednostavno – ne bi trebala postojati.
U galaktičkom skupu nastalom tek 1,4 milijarde godina nakon Velikog praska, detektovan je ekstremno vreli plin. To je znatno ranije i toplije nego što predviđaju trenutni kosmološki modeli. Rezultati studije objavljeni su u prestižnom časopisu Nature.
Energija crnih rupa
Glavni autor istraživanja, Dazhi Zhou sa Univerziteta British Columbia, priznao je da su ispočetka bili skeptični prema dobijenim podacima jer je signal bio previše snažan da bi se činio stvarnim. Ipak, višemjesečna posmatranja potvrdila su da je plin barem pet puta topliji od predviđanja, nadmašujući energetski nivo mnogih današnjih, znatno zrelijih galaktičkih skupova.
Naučnici vjeruju da su za ovakvo stanje odgovorne tri nedavno otkrivene supermasivne crne rupe unutar skupa. One vjerovatno upumpavaju goleme količine energije u svoju okolinu, oblikujući mladi skup mnogo ranije i snažnije nego što se dosad smatralo mogućim. Koautor studije, dr. Scott Chapman, ističe kako ovi procesi ukazuju na to da je “rođenje” galaktičkih skupova znatno eksplozivnije nego što ga se modelira u postojećim simulacijama.
Istraživanje je bilo usredotočeno na mladi galaktički skup nazvan SPT2349-56, a obavljeno je pomoću sistema radioteleskopa ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) u Čileu. Riječ je o izuzetno masivnom sistemu za tu fazu kosmičke historije, čija jezgra ima promjer od oko 500.000 svjetlosnih godina. Skup sadrži više od 30 aktivnih galaksija i stvara zvijezde brzinom koja je 5.000 puta veća od one u našoj galaksiji.
Novi modeli evolucije
Tim je primijenio metodu poznatu kao Sunjajev-Zeljdočev efekat kako bi izračunao toplotnu energiju plina između galaksija. Dosadašnji modeli sugerisali su da se ovi rezervoari plina zagrijavaju postepeno, kroz gravitacijske interakcije tokom sazrijevanja i stabilizacije skupa. Međutim, novi podaci ukazuju na potrebu za preispitivanjem slijeda događaja i brzine kojom se svemirske strukture razvijaju.
SZ efekat
Sunjajev-Zeljdovičev (SZ) efekat predstavlja ključni alat za astronome jer omogućava detekciju udaljenih galaktičkih skupova posmatranjem njihove interakcije s kosmičkim mikrotalasnim pozadinskim zračenjem (CMB), odnosno “jekom” Velikog praska. Kada fotoni tog drevnog zračenja prolaze kroz vrući plin unutar skupa, oni se sudaraju s brzim elektronima, pri čemu dobijaju dodatnu energiju. Taj proces uzrokuje mjerljivu promjenu u intenzitetu zračenja, što naučnicima služi kao precizan “termometar” za mjerenje temperature i gustoće međugalaktičkog plina, čak i na udaljenostima od više milijardi svjetlosnih godina.
Naučnici sada planiraju istražiti kako se intenzivno formiranje zvijezda, aktivne crne rupe i pregrijana atmosfera međusobno prožimaju. Ključno pitanje na koje ovaj tim traži odgovor jeste kako se svi ovi ekstremni procesi mogu dešavati istovremeno u tako mladom i kompaktnom sistemu. Odgovor na to pitanje bi mogao iz temelja promijeniti naše razumijevanje nastanka najvećih objekata u svemiru.
Kratko objašnjenje pojmova
Evo šta zapravo znače ključni dijelovi ovog otkrića, pojednostavljeno:
- Zašto je “1,4 milijarde godina nakon Velikog praska” važno? Svemir je star oko 13,8 milijardi godina. Period od 1,4 milijarde godina smatra se “ranim djetinjstvom” svemira. Pronaći ovako razvijen i vreo galaktički skup u tom periodu je kao da uđete u vrtić i vidite dijete koje već zna rješavati integrale i trčati maraton. Prema dosadašnjim pravilima fizike, svemiru je trebalo više vremena da “zagrije” i formira takve strukture.
- Šta su to “Galaktički skupovi”? Zamislite galaksiju (poput naše Mliječne staze) kao jedan grad. Galaktički skup nije samo grad, već ogromna metropola sastavljena od stotina ili hiljada takvih gradova (galaksija) koje na okupu drži gravitacija. Prostor između tih galaksija nije prazan – ispunjen je plinom. Ovo otkriće kaže da je taj plin bio vreo mnogo prije nego što smo mislili da je moguće.
- Kako crne rupe mogu grijati okolinu? Obično mislimo da crne rupe samo gutaju sve oko sebe. Međutim, kada materija (plin, prašina) pada u crnu rupu, ona se vrti velikom brzinom i zagrijava. Dio te materije i energije biva izbačen van u obliku snažnih mlazova, prije nego što ga rupa “proguta”. Ti mlazovi djeluju kao ogromni svemirski radijatori koji su u ovom slučaju pregrijali okolni plin.
- Šta je “Sunjajev-Zeljdovičev (SZ) efekat”? Zamislite da gledate svjetlost baterijske lampe kroz oblak pare. Svjetlost će se malo promijeniti prolaskom kroz paru. SZ efekat je sličan: astronomi gledaju drevnu svjetlost koja je ostala od nastanka svemira (pozadinsko zračenje). Kada ta svjetlost prođe kroz vrući plin nekog galaktičkog skupa, ona se malo “poremeti”. Mjerenjem tog poremećaja, naučnici mogu tačno izračunati koliko je taj plin vruć, iako je milijardama kilometara daleko.
