Kozmologija ipak nije u krizi: Teleskop Webb pomogao razriješiti pitanje starosti galaksija

U opažanjima dubokog svemira sa svemirskog teleskopa James Webb pojavile su se galaksije koje su bile presjajne, odnosno starije od aktualne procjene starosti svemira. Nedoumica je, čini se, razriješena

Sandro Vrbanus ponedjeljak, 2. rujna 2024. u 07:07

Prema standardnom modelu fizičke kozmologije, svemir je star 13,787 milijardi godina, plus/minus 20 milijuna godina. No, s početkom rada svemirskog teleskopa James Webb otkrilo se da su trenutačne procjene pogrešne – odnosno da je svemir možda i dvostruko stariji od toga. Naime, određena opažanja vrlo udaljenih galaksija, koje su dakle nastale u ranim fazama razvoja svemira, pokazivale su pretjerano visok sjaj. To je sugeriralo da je u njima daleko više zvijezda negoli se moglo očekivati za "mlade" galaksije – u "premladom" svemiru Webb je dakle snimio "prestare" galaksije. Prozvano je to tada svojevrsnom krizom u kozmologiji.

Galaksije nisu prestare

Ipak, instrument koji je izazvao krizu sada ju je vjerojatno i razriješio. Nova istraživanja, ponovno temeljena na podacima teleskopa Webb, kažu da su neke od tih "sumnjivih" galaksija zaista veće mase od one koja je prvotno zabilježena. Međutim, većina svjetlosti koja stiže s njih ne dolazi od njihovih brojnih zvijezda, već je rezultat sjaja užarenog akrecijskog diska formiranoga oko supermasivne crne rupe u središtu svake takve galaksije.

Potvrđuje to rad objavljen u časopisu Astronomical Journal, nastao na Sveučilištu Texas u Austinu. U njemu se navodi da se u ranom svemiru vidi nešto više galaksija od predviđanja, no one nisu toliko masivne da bi izazvale krizu, odnosno "kontrirale" sadašnjem modelu svemira. Višak svjetlosti opažen u galaksijama mogao je biti izazvan većim brojem zvijezda. No, kad su galaksije sa supermasivnim crnim rupama izbačene iz analize, pokazalo se da one preostale nisu premasivne, odnosno da se uklapaju u predviđanja postojećih modela.

Svjetlost s nekih od galaksija putovala je 13 milijardi godina do instrumenta NIRCam, pa je snimljena u bliskom infracrvenom spektru 📷 NASA, ESA, CSA, Steve Finkelstein (UT Austin)
Svjetlost s nekih od galaksija putovala je 13 milijardi godina do instrumenta NIRCam, pa je snimljena u bliskom infracrvenom spektru NASA, ESA, CSA, Steve Finkelstein (UT Austin)

"Dakle, zaključak je da nema krize u smislu standardnog modela kozmologije. Svaki put kad imate teoriju koja je tako dugo izdržala test vremena, morate imati neoborive dokaze da biste je doista odbacili. A to jednostavno nije slučaj", kaže koautor studije, profesor astronomije Steven Finkelstein.

Jedan odgovor, novo pitanje

Ostaje, ipak, još jedna nepoznanica. I dalje u svemiru postoji dvostruko više masivnih galaksija, vidljivih u Webbovim podacima, nego što bi se očekivalo po standardnom modelu kozmologije. Jedno od objašnjenja kaže da su se možda u ranom svemiru zvijezde formirale brže nego što to čine danas.

Nova istraživanja na ranim galaksijama pokazat će koliko je ovaj rad točan, odnosno koliki udio svjetlosti s "prestarih" galaksija dolazi od njihovih zvijezda, a koliki od plina u diskovima oko crnih rupa. Potvrde li se podaci, to će pak otvoriti novo pitanje – koji su točno mehanizmi doveli do toga da su zvijezde u ranom svemiru nastajale brže?

Kako kaže vodeća autorica rada Katherine Chworowsky: "Možda su u ranom svemiru galaksije bile bolje u pretvaranju plina u zvijezde". Razlog tomu može biti činjenica da je rani svemir bio gušći, pospješujući proces sabijanja plina. "Nismo sve razumjeli u potpunosti. To je ono što čini bavljenje ovakvom vrstom znanosti zabavnim, jer bilo bi užasno dosadno područje kada bi jedan rad sve otkrio ili više ne bi bilo pitanja za odgovore", zaključila je Chworowsky.