Astronomi koriste gravitaciono sočivo, pokazano gore, da bi veideli daleke galaksije. Foto: NASA/ESA/HST

Svaka tačka svetlosti koju vidimo na nebu ima svoju priču, ali šta je sa onim prvim, najstarijim zvezdama koje su obasjale mladi svemir? Te zvezde su dugo bile samo teorija, kosmički duhovi koje niko nikada nije video.

Sve do sada. Astronomi veruju da su konačno, na samom rubu vidljivog univerzuma, otkrili kandidata za galaksiju koja sadrži upravo te prve zvezde. U nastavku ćemo istražiti pet najiznenađujućih činjenica o ovoj neverovatnoj kosmičkoj potrazi i šta ona znači za naše razumevanje početka svega.

1. Prve zvezde u svemiru se zovu... Populacija III?

Da, dobro ste pročitali. Iako zvuči potpuno nelogično, prva generacija zvezda koja je ikada postojala naziva se "Populacija III". Konvencija imenovanja je, blago rečeno, kontraintuitivna. Zvezde poput našeg Sunca, koje su mlade i bogate težim elementima, nazivaju se Populacija I, jer su nastale iz oblaka gasa koje su prethodne generacije zvezda obogatile "metalima". Starije zvezde, koje se nalaze u centru naše galaksije, su Populacija II.

Zašto je onda prva generacija treća po redu? Jednostavno, ova konvencija je uspostavljena pre nego što su astronomi uopšte teoretisali o postojanju još starije, prve generacije zvezda. Kada su shvatili da mora postojati generacija pre Populacije II, imena su već bila zauzeta, pa su prve zvezde dobile ime Populacija III.

2. U svetu astronomije, vi ste sačinjeni od "metala"

U astronomiji, definicija "metala" je prilično jednostavna i veoma neobična: "metal" je bilo koji element teži od vodonika i helijuma. Da, to znači da su ugljenik u vašim kostima, kiseonik koji dišete i gvožđe u vašoj krvi, sa astronomske tačke gledišta, sve metali.

Ova neobična definicija ima i svoju duhovitu stranu, kao što se navodi u jednom objašnjenju:

Astronomi nazivaju svaki atom teži od helijuma metalom, verovatno sa namerom da dovedu hemičare do ludila.

Šalu na stranu, ovi "metali" su od suštinskog značaja. Bez njih ne bi mogle da se formiraju planete, prašina, pa ni život kakav poznajemo. Svemir bez metala je mesto koje sadrži samo oblake gasa i zvezde.

3. Svemir je počeo sa samo dva glavna sastojka

U trenutku Velikog praska, stvorena su samo dva glavna elementa: vodonik i helijum, uz zanemarljive količine litijuma i berilijuma. Nije bilo kiseonika, ugljenika, gvožđa – ničega od čega je sačinjen naš svet. Pa, odakle su onda došli svi ti teži elementi?

"Iskovale" su ih prve zvezde. U svojim vrelim jezgrima, kroz proces poznat kao zvezdana nukleosinteza, zvezde su spajale lakše elemente u teže. Kada su te masivne prve zvezde umirale u gigantskim eksplozijama zvanim supernove, rasule su te novostvorene elemente po svemiru. Taj materijal je obogatio okolne oblake gasa, omogućavajući formiranje novih generacija zvezda, planeta, i na kraju, nas samih. Ovaj proces obogaćivanja je ključan za razumevanje svemira kakav danas poznajemo. Ali da bismo pronašli prve zvezde, moramo tražiti mesto gde se on još uvek nije dogodio.

4. Možda smo pronašli "fosilnu galaksiju" iz ranog svemira

Glavni kandidat za dom prvih zvezda je sićušna, patuljasta galaksija nazvana GLIMPSE-16043. Ono što je čini tako posebnom jeste to što, za razliku od bilo koje druge galaksije koju smo do sada posmatrali, ona ne pokazuje znakove prisustva "metala". Izgleda da je sačinjena isključivo od primordialnog vodonika i helijuma – originalnih sastojaka svemira.

Ova galaksija se nalazi u vremenskom periodu od oko 900 miliona godina nakon Velikog praska. To se savršeno poklapa sa erom kada su, prema teorijama, zvezde Populacije III mogle postojati. Posmatrajući GLIMPSE-16043, mi možda gledamo u pravi "fosil" iz najranijih dana kosmosa.

5. Kako videti nešto tako daleko? Pomoću kosmičkog sočiva.

Galaksija GLIMPSE-16043 je neverovatno daleka i bleda, pa kako smo je uopšte videli? Odgovor leži u fenomenu koji se zove gravitaciono sočivo. Ovaj efekat, koji je predvideo Ajnštajn, dešava se kada se masivni objekat, poput druge galaksije, nađe tačno između nas i udaljenog izvora svetlosti. Gravitacija masivne galaksije u prednjem planu deluje kao džinovsko prirodno sočivo, savijajući i pojačavajući svetlost sa galaksije GLIMPSE-16043.

Ovo je omogućilo Svemirskom teleskopu Džejms Veb (JWST) da je uopšte detektuje, ali pronalazak je bio poput traženja igle u kosmičkom plastu sena. Naučnici su primenili pametan, dvostepeni proces filtriranja. Prvo, među hiljadama posmatranih galaksija, tražili su samo one koje izgledaju svetlije kroz crveni filter. To je bio znak da u njihovoj svetlosti dominira primordialni vodonik. Zatim, za te kandidate crvenkaste boje, izračunali su starost i zadržali samo one koje potiču iz perioda između 700 miliona i 1,2 milijarde godina nakon Velikog praska – tačno onog prozora u vremenu kada su Populacija III zvezde mogle postojati. GLIMPSE-16043 je prošla oba testa.

* * * * * * *

Potencijalno otkriće galaksije GLIMPSE-16043, ispunjene prvim zvezdama, predstavlja neverovatan prozor u najranije doba svemira. To je kao da smo pronašli prvu rečenicu u kosmičkoj knjizi postanja. Potvrda, međutim, neće biti laka. Galaksija je toliko bleda da JWST verovatno nije dovoljno osetljiv da analizira njen sastav do detalja. Kako su se istraživači izrazili, potrebna nam je "bolja kofa za kišu". To je sjajna analogija: Vebovi filteri su poput džinovskih kofa postavljenih na kiši da sakupe svetlosne fotone. One prikupljaju mnogo "vode", ali propuštaju fine detalje u svakoj "kapi" – informacije koje bi definitivno potvrdile odsustvo metala.

Ipak, nada ostaje. Čak i ako je GLIMPSE-16043 samo jedan od poslednjih preživelih ostataka te prve ere, njeno postojanje otvara vrata ka neverovatnim saznanjima. Ako su ovo zaista prve zvezde, kakve još tajne o početku svemira čekaju da budu otkrivene kada naši teleskopi postanu još moćniji?

Prema: Explorerswb