Astronomi usmjerili teleskop u prazan dio svemira i otkrili neobičan signal

Astronomi su pomoću svemirskog teleskopa James Webb (JWST) otkrili neobičan signal koji dolazi iz područja svemira u kojem nije identificiran nijedan poznati izvor zračenja. Uprkos višestrukim mjerenjima, naučnici zasad ne mogu sa sigurnošću utvrditi šta je proizvelo zabilježenu emisiju.

Otkriće je rezultat istraživanja u kojem su naučnici primijenili novu tehniku posmatranja, osmišljenu upravo za pronalaženje slabih signala koji bi inače ostali skriveni iza svjetlosti poznatih galaksija i drugih sjajnih svemirskih objekata. Za razliku od uobičajenih istraživanja teleskopom James Webb, koja su uglavnom usmjerena na unaprijed odabrane objekte ili grupe nebeskih tijela, ovoga puta astronomi su odlučili istražiti područja bez poznatih izvora zračenja. Rezultat je bio signal koji su istraživači opisali kao izrazito neobičan, a čije porijeklo ostaje nerazjašnjeno.

Koliko još možemo pogriješiti?Zemlja sve manje sigurna, sedam od devet planetarnih granica je probijeno

Nova metoda omogućila otkrivanje skrivenog signala

Za istraživanje je korišten instrument NIRSpec, odnosno spektrograf za blisko infracrveno područje, koji se nalazi na teleskopu James Webb. Ovaj instrument raspolaže hiljadama sićušnih zatvarača koji omogućavaju kontrolu svjetlosti koja ulazi u spektrograf i njenu analizu prema različitim talasnim dužinama, piše IFLScience.

Nova tehnika, nazvana Multi-Object Coronagraphy for Slitless Spectroscopy (MOCSS), omogućava astronomima da blokiraju svjetlost poznatih, sjajnih objekata, dok istovremeno prikupljaju zračenje iz drugih dijelova posmatranog područja. Kako su istraživači objasnili u radu u kojem su ranije predstavili ovu metodu, postupak podrazumijeva istovremeno otvaranje gotovo svih mikrozatvarača instrumenta NIRSpec, osim onih koji odgovaraju položajima poznatih svijetlih objekata na nebu.

Na taj način moguće je registrovati mnogo slabije izvore zračenja koje bi svjetlost okolnih galaksija inače mogla prikriti. Primjenom ove metode istraživački tim pokušao je otkriti udaljene objekte iz najranijih perioda razvoja svemira. Upravo tokom tog istraživanja zabilježena je dosad nepoznata emisija, predstavljena jednom spektralnom linijom u bliskom infracrvenom području.

Signal postoji, ali njegov izvor nije pronađen

Nakon otkrića astronomi su uporedili položaj i karakteristike signala s ranijim snimcima teleskopa James Webb. Posebnu pažnju posvetili su podacima prikupljenim tokom istraživanja JADES u oktobru 2022. godine. Prema njihovim procjenama, ukoliko je signal dolazio od uobičajenog astronomskog objekta, njegov izvor trebao je biti dovoljno sjajan da bude zabilježen i tokom ranijih posmatranja.

Međutim, takav objekat nije pronađen. Istraživači su signal registrovali više puta, posmatrajući područje iz različitih uglova, ali njegovo mjesto nastanka nisu uspjeli povezati ni s jednim poznatim izvorom. Time je otvoreno pitanje radi li se o izuzetno udaljenoj galaksiji, aktivnom galaktičkom jezgru ili nekoj drugoj pojavi koju postojeći podaci ne mogu dovoljno precizno objasniti.

Da li signal potječe iz vremena neposredno nakon Velikog praska?

Jedna od mogućnosti koju astronomi razmatraju jeste da je zabilježeni signal nastao u vrlo ranom periodu razvoja svemira, relativno kratko nakon Velikog praska. Prema toj pretpostavci, mogao bi predstavljati takozvanu Lyman-alfa emisiju, odnosno ultraljubičasto zračenje koje proizvodi neutralni vodik u udaljenim galaksijama. Kako svjetlost putuje kroz svemir koji se širi, njena talasna dužina postepeno se povećava. Zbog toga zračenje koje je prvobitno bilo ultraljubičasto, nakon milijardi godina putovanja može stići do Zemlje u infracrvenom području.

Ako bi se potvrdilo takvo objašnjenje, izvor signala mogao bi biti izuzetno udaljen objekat iz ranog svemira, s crvenim pomakom od približno 12,2. Ipak, ova pretpostavka ima nekoliko problema. Prije svega, očekivalo bi se da je izvor bio vidljiv u ranijem istraživanju JADES. Dodatnu poteškoću predstavlja činjenica da je rani svemir bio ispunjen velikim količinama neutralnog vodika, koji je mogao apsorbovati takvo zračenje i otežati njegov dolazak do Zemlje.

Moguće je i da iza svega stoji supermasivna crna rupa

Drugo objašnjenje uključuje aktivno galaktičko jezgro (AGN), izuzetno sjajno središte galaksije čiju aktivnost pokreće supermasivna crna rupa. Naučnici razmatraju mogućnost da se takav objekat nalazi u blizini mjesta na kojem je signal zabilježen. U tom slučaju, snažno zračenje iz aktivnog galaktičkog jezgra moglo bi osvijetliti zaseban oblak plina i proizvesti emisiju koju je teleskop registrovao.

Istraživači su u svom radu naveli: "Alternativna mogućnost jeste da se aktivno galaktičko jezgro nalazi u jednom od tri susjedna izvora."

Prema ovom scenariju, ionizirajuće zračenje iz galaktičkog jezgra moglo bi djelovati na oblak plina koji se nalazi na položaju detektovane emisije. Međutim, i takvo objašnjenje ima nedostatke. Astronomi bi u tom slučaju očekivali dodatne spektralne linije, posebno one koje ukazuju na prisustvo težih elemenata, odnosno metala u astronomskom smislu. Takve linije zasad nisu pronađene.

Potrebna su nova posmatranja

Naučnici su uspjeli isključiti mogućnost da signal dolazi iz poznatog izvora unutar naše galaksije, ali nijedno od razmatranih objašnjenja ne odgovara u potpunosti dostupnim podacima. Među mogućim izvorima nalaze se prvobitna galaksija s izuzetno malom količinom težih elemenata, udaljeno aktivno galaktičko jezgro u fazi slabljenja aktivnosti ili neobičan izvor s malim udjelom metala na znatno manjoj udaljenosti.

Za utvrđivanje njegovog porijekla bit će potrebna dodatna posmatranja istog područja, posebno mjerenja koja bi omogućila precizno određivanje crvenog pomaka. Bez obzira na konačno objašnjenje, istraživači ističu da otkriveni objekat pokazuje izrazito neuobičajena svojstva i mogao bi pružiti nove informacije o ekstremnim fizičkim uslovima u svemiru.

Rezultati istraživanja objavljeni su u naučnom časopisu The Astrophysical Journal.