Kosmiczna niespodzianka, która wprawia astronomów w osłupienie
Mam coś do wyznania: kocham momenty, gdy naukowcy patrzą na dane i mówią „to niemożliwe".
Dokładnie tak dzieje się teraz, po publikacji nowego badania w Nature Astronomy. I nie mogę przestać o tym myśleć.
Wszechświat, który ukrywał swoje sekrety
Wyobraź sobie taką sytuację: wpatrujesz się w nocne niebo i widzisz ogromną galaktykę — jedną z tych naprawdę masywnych, które powstały, gdy cosmos był jeszcze niemowlęciem, zaledwie miliard lat po Wielkim Wybuchu. Robisz obliczenia, szacujesz liczbę gwiazd i jesteś pewien swoich wyliczeń.
Tylko że... całkowicie się myliłeś.
Mniej więcej to przytrafiło się astronomom pracującym z Teleskopem Jamesa Webba (JWST). Zbadali dziewięć starożytnych, masywnych galaktyk, które już miliardy lat temu przestały tworzyć nowe gwiazdy. Kiedy zagłębili się w dane, odkryli coś, co było na widoku — ukrytą populację małych, słabych gwiazd, niewidocznych dla wcześniejszych obserwacji.
Nie chodzi o garstkę ukrytych gwiazd. Mówimy o znacząco większej masie zamkniętej w tych niewidocznych gwiezdnych podrzędnych.
To jak odkrywanie ukrytych pokoi w wieżowcu
Zespół badawczy, w którego skład weszli naukowcy z Penn State i Uniwersytetu w Lejdzie, opisał to w najprzyjemniejszy sposób. Główna autorka, Chloe Cheng, porównała jasne gwiazdy do wieżowców w mieście — są nie do przeoczenia, efektowne, dominują w krajobrazie.
„Ale jest pewne ale" — wyjaśniła. „Między tymi wieżowcami znajdują się dziesiątki domów, kamienic, wszelkiego rodzaju mniejszych budynków, których nie widać z daleka. Dokładnie to działo się z tymi galaktykami."
Jasne, masywne gwiazdy przyciągały całą uwagę (i światło), podczas gdy niezliczone mniejsze gwiazdy czaiły się pomiędzy nimi, kompletnie przeoczone. Gdy naukowcy uwzględnili te ukryte populacje, galaktyki nagle okazały się nawet cztery razy bardziej masywne niż wcześniejsze szacunki.
Doktor Joel Leja z Penn State powiedział to tak: „Te galaktyki są inne... mają trzy lub cztery razy więcej masy, niż się spodziewaliśmy."
Tak po prostu. Trzy-cztery razy. Nic wielkiego. (Wstaw tu nerwowy śmiech.)
Dlaczego to jest takie ważne
I tutaj robi się naprawdę ekscytująco — i trochę niezręcznie dla astrofizyki.
Mieliśmy modele i teorie dotyczące formowania się i ewolucji galaktyk. Zakładano, że w całym wszechświecie gwiazdy powstawały w mniej więcej podobnych proporcjach. Małe gwiazdy, duże gwiazdy — stosunek miał być dość stały.
Tylko że JWST nieustannie dowodzi, że to nieprawda.
Odkąd JWST rozpoczął obserwacje, astronomowie wielokrotnie znajdowali zaskakująco masywne i dojrzałe galaktyki istniejące znacznie wcześniej, niż przewidywały nasze teorie. To nowe badanie dolewa oliwy do ognia. Jeśli galaktyki takie jak te zawierały znacznie więcej gwiazd, niż wcześniej szacowano, musimy całkowicie przemyśleć, jak tak ogromne liczby gwiazd mogły uformować się tak szybko w historii kosmosu.
Wszechświat był apparently znacznie skuteczniejszy w budowaniu gwiezdnych miast, niż kiedykolwiek sobie wyobrażaliśmy.
Niespodziankowy bonus: więcej planet?
A tutaj jest coś, co sprawiło, że dosłownie sapnęłam na głos: to odkrycie może oznaczać, że we wczesnym wszechświecie było więcej planet, niż myśleliśmy.
Dlaczego? Bo małe, niskomasywne gwiazdy często mają układy planetarne. Dużo ich. Więc jeśli krążyło ich więcej we wczesnym wszechświecie, niż zdawaliśmy sobie sprawę... łatwo policzyć.
Profesor Mariska Kriek z Lejdzkiego Obserwatorium, która kierowała badaniami, zauważyła, że ten wynik ma konsekwencje w wielu dziedzinach astronomii. „Ponieważ wiele planet orbituje wokół gwiazd niskomasywnych, może to nawet wskazywać, że we wczesnym wszechświecie uformowało się więcej planet, niż wcześniej zakładaliśmy."
Pomyśl tylko — nie tylko ukryte gwiazdy, ale potencjalnie ukryte światy. Miliardy lat temu, w galaktykach, które, jak sądziliśmy, rozumieliśmy.
Co dalej?
Zespół nazywa to kluczowym krokiem naprzód, ale jednocześnie przyznaje, ile pracy jeszcze przed nimi. „Do niedawna takie pomiary były po prostu niemożliwe" — powiedziała Martje Slob, doktorantka z Uniwersytetu w Lejdzie i współautorka badania. Potrzebowali nie tylko potężnego teleskopu, ale też wyjątkowych spektrów i nowych technik analizy, aby wykryć te subtelne sygnały słabych, niskomasywnych gwiazd ukrytych w kosmicznych tytanach.
Skoro już wiemy, że te ukryte populacje istnieją, astronomowie będą musieli zaktualizować swoje modele. Teorie powstawania galaktyk będą musiały uwzględnić, jak to możliwe, że wszechświat upakował tak wiele gwiazd w tak wczesnych strukturach.
A osobiście? Jestem na takie kosmiczne niespodzianki. Za każdym razem, gdy budujemy lepsze narzędzia i zaglądamy głębiej w przestrzeń, odkrywamy, że wszechświat jest dziwniejszy, wspanialszy i bardziej zaskakujący, niż kiedykolwiek zgadywaliśmy.
Wczesny wszechświat nie był tylko bardziej masywny, niż sądziliśmy — najwyraźniej ukrywał przed nami swoją prawdziwą wielkość przez cały czas.
Źródło: ScienceDaily