fot: ARC
Trudno dziś mówić o dokładnych kosztach tego przedsięwzięcia, bo obecnie projekt ten znajduje się w tzw. stadium wykonalności, czy wstępnych założeń do budowy i wystrzelenia polskiego satelity w przestrzeń kosmiczną...
fot: ARC
Zespół badaczy z Zakładu Astrofizyki Narodowego Centrum Badań Jądrowych (NCBJ), kierowany przez dr hab. Ambrę Nanni, przeprowadził pionierskie badania nad pochodzeniem pyłu węglowego w jednej z najodleglejszych galaktyk znanych nauce – JADES–GS-z6-0.
Informacje zebrane przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) dały nowe spojrzenie na obecność złożonych cząsteczek, takich jak wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (PAH), we wczesnym Wszechświecie – czyli mniej niż miliard lat po Wielkim Wybuchu.
NCBJ poinformowało, że badania były prowadzone w ramach projektu „DINGLE – Dust IN Galaxies: Looking through its Emission”, finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki. Zespół opierał się na danych zebranych przez JWST, jednak kluczowy wkład polegał na ich szczegółowej analizie i modelowaniu ewolucji pyłu w galaktykach pierwotnych.
– Naszym celem było zrozumienie, skąd w tak młodej galaktyce wzięły się cząstki pyłu zawierające węgiel i jak mogły się tam uformować tak wcześnie – mówi dr hab. Ambra Nanni, kierowniczka projektu i pierwsza autorka publikacji, która ukazała się właśnie w czasopiśmie Astrophysical Journal Letters.
Według naukowców zrozumienie pochodzenia oraz procesów kształtujących ewolucję kosmicznego pyłu ma ogromne znaczenie. Pył wpływa na wiele procesów zachodzących we Wszechświecie i może dostarczać cennych informacji o formowaniu się gwiazd, ośrodku międzygwiazdowym (ISM) i ewolucji galaktyk. Pozyskanie takich danych wymaga jednak dużej infrastruktury badawczej, w tym teleskopów kosmicznych. Przełomową rolę w tej dziedzinie odgrywa właśnie Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, który umożliwia badanie najodleglejszych obiektów z niespotykaną wcześniej dokładnością i dostarcza bezcennych danych obserwacyjnych.
Zespół z Zakładu Astrofizyki NCBJ wykorzystał niezwykłą czułość JWST do analizy właściwości galaktyk o dużym przesunięciu ku czerwieni, które nie były możliwe do zaobserwowania za pomocą innych urządzeń. Szczególną uwagę badacze zwrócili na tzw. „UV bump” – wyraźną nadwyżkę w widmie promieniowania w okolicy 2175 Å, obserwowany w galaktykach powstałych w ciągu pierwszego miliarda lat po Wielkim Wybuchu. Zjawisko to może świadczyć o obecności ziaren pyłu zawierających węgiel, na przykład w postaci wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (PAH).
- Brana pod uwagę galaktyka – JADES–GS-z6-0, która powstała mniej niż miliard lat po Wielkim Wybuchu, była częścią programu JADES (JWST Advanced Deep Extragalactic Survey). Pochodzące z niej dane ukazują wyjątkowo silny „UV bump”, porównywalny z obserwowanym w Drodze Mlecznej. Wskazuje to na obecność cząstek PAH już na bardzo wczesnym etapie istnienia Wszechświata – wcześniej, niż do tej pory uważano za możliwe - informuje NCBJ.
W komunikacie prasowym czytamy, że aby prześledzić ewolucje pyłu występującego w ośrodku międzygwiazdowym badanej galaktyki, zwłaszcza cząstek PAH, zespół dr hab. Nanni wykorzystał model ewolucji chemicznej, uwzględniający m.in. wstrzykiwanie pyłu przez źródła gwiezdne, jego usuwanie w wyniku fal uderzeniowych pochodzących z wybuchów supernowych oraz wzrost ziaren pyłu w ośrodku międzygwiazdowym. Przeprowadzone symulacje pozwoliły porównać teoretyczne widma promieniowania galaktyk z danymi uzyskanymi przez JWST oraz przeanalizować kilka możliwych mechanizmów powstawania wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych.
– Symulacje przeprowadziliśmy dla różnych scenariuszy – zarówno z uwzględnieniem wzrostu ziaren pyłu, jak i bez niego. W obu przypadkach wyniki wskazują, że PAH mogą stanowić od 4 do 4,6 proc. całkowitej masy pyłu w badanej galaktyce – wyjaśnia Ambra Nanni.
Według NCBJ istnieje kilka możliwych dróg powstawania wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych we wczesnych galaktykach, zwłaszcza poprzez ich syntezę wokół tzw. gwiazd AGB (asymptotic giant branch) oraz rozbijanie dużych ziaren pyłu w ośrodku międzygwiazdowym. – Nasz model wskazuje jednak, że procesy te nie są wystarczające, by wyjaśnić taką ilość węglowodorów na tak wczesnym etapie istnienia. Wygląda na to, że do wyjaśnienia niezbędne jest uwzględnienie dodatkowych zjawisk – takich jak przypływ bogatego w węgiel pyłu z masywnych gwiazd, na przykład w wyniku działania wiatru gwiazdowego lub eksplozji supernowych typu II – dodaje badaczka.
Praca astrofizyków po raz kolejny podkreśla znaczenie badań nad tworzeniem i usuwaniem pyłu w kosmosie. Głębsze zrozumienie tych procesów może znacząco przyczynić się do pełniejszego opisu ewolucji galaktyk warunków panujących we wczesnym Wszechświecie.
