Habl: zračenje je napuštalo galaksije pre vetrova supernova
Posmatranja obližnjih galaksija teleskopom Habl dovode u pitanje vodeće objašnjenje rejonizacije, faze u kojoj je mladi svemir postao providan za ultraljubičastu svetlost.
Jonizujuće zračenje napušta obližnje galaksije sa naglim stvaranjem zvezda pre nego što se u njima formiraju galaktički vetrovi, pokazuju posmatranja svemirskim teleskopom Habl objavljena u časopisu Nature Astronomy. Nalaz dovodi u pitanje jedno od vodećih objašnjenja rejonizacije, razdoblja iz prve milijarde godina posle Velikog praska kada je svemir postao providan za ultraljubičastu svetlost.
Rad nosi naslov „Lyman continuum escape during the onset of galactic winds in compact starbursts“ (DOI 10.1038/s41550-026-02999-z). Prvi autor je Kodi Kar (Cody Carr), postdoktorand na Odseku za astronomiju Univerziteta u Mičigenu, koji je istraživanje vodio i sproveo dok je bio postdoktorand na Univerzitetu Džeđang u Kini. Viši autori su Renjue Cen (Renyue Cen), direktor Centra za kosmologiju i računarsku astrofiziku na Univerzitetu Džeđang, i Stefan Makendlis (Stephan McCandliss), direktor Centra za astrofizičke nauke na Univerzitetu Džons Hopkins. Doprinela je i Sali Oj (Sally Oey), profesorka astronomije u Mičigenu. Na studiji je radilo blizu 30 saradnika iz više od deset institucija.
Šta je rejonizacija i šta se o njoj ne zna?
U prvoj milijardi godina posle Velikog praska svemir je bio ispunjen maglom neutralnog vodonika kroz koju ultraljubičasta svetlost nije prolazila. Rejonizacija je počela pre oko 13 milijardi godina: energetsko zračenje iz ranih galaksija sudaralo se sa neutralnim vodonikom i razbijalo ga na naelektrisane protone i elektrone. Kar je njen završetak opisao ovako:
„Na kraju, kada je jonizovala većinu vodonika koji ispunjava međugalaktički prostor, to je bio kraj rejonizacije i mi vidimo svemir kakav je danas. Rejonizaciju nazivamo poslednjom velikom faznom tranzicijom svemira.“
Otvoreno pitanje je koji su objekti zračili i kako je zračenje uopšte izlazilo iz galaksija. „Ne znamo tačno koji su objekti izazvali rejonizaciju niti kako je tekla. Znamo da se dogodila, ali nemamo potpune odgovore na ta pitanja“, rekao je Kar u saopštenju Univerziteta u Mičigenu.
Dosadašnja vodeća teorija tvrdila je da su vetrovi koje stvaraju supernove, eksplozije velikih zvezda, u ranim galaksijama raščistili put kojim zračenje izlazi u međugalaktički prostor.
Šta pokazuju Hablovi spektri?
Tim je Hablom posmatrao obližnje galaksije u kojima se zvezde stvaraju ogromnim tempom (takozvane starburst galaksije), slične onima za koje se smatra da su učestvovale u rejonizaciji. Analizirani su spektri tih galaksija: koje talasne dužine svetlosti izlaze i kojom brzinom se kreću galaktički vetrovi. Gas u vetrovima upija svetlost na određenim talasnim dužinama i ostavlja udubljenja u spektru, a njihov položaj i širina otkrivaju kako se gas kreće.
Galaksije sa najbržim vetrovima propuštale su najmanji deo jonizujućeg zračenja. „U suštini, način na koji su te galaksije propuštale jonizujuće zračenje nije onakav kakav smo mislili“, rekao je Kar, a zatim dodao: „Naša posmatranja pokazuju da ti fotoni beže pre nego što se formiraju galaktički vetrovi.“
Rezultat jača alternativnu teoriju, po kojoj su mlade zvezde omogućile izlazak zračenja pre nego što su eksplozije supernova stvorile vetrove dovoljno jake da preoblikuju galaksije. Makendlis tumači mehanizam ovako:
„Čini se da je energija koju su supernove unele promešala okolinu i povećala, umesto da smanji, pokrivenost neutralnim gasom i prašinom koja potiskuje izlazak jonizujućeg zračenja.“
Cen, viši autor sa Univerziteta Džeđang, upozorava na posledicu za modele. U njegovim rečima:
„Supernove imaju središnju ulogu u kosmološkim hidrodinamičkim simulacijama koje objašnjavaju kako jonizujuće zračenje izlazi iz galaksija. Naši nalazi ukazuju na potrebu da se ispita kako zračenje i vetrovi mladih zvezda oblikuju okolni gas pre nego što prve supernove eksplodiraju.“
Granice nalaza
Posmatrane galaksije su obližnje, a ne iz epohe rejonizacije; autori ih koriste kao slične onima za koje se pretpostavlja da su pomogle rejonizaciji. Veza koju su izmerili je između brzine vetrova i udela zračenja koje izlazi, a mehanizam, kako ga opisuju Makendlis i Cen, proizlazi iz tumačenja tih posmatranja.
Studija ne isključuje svaku ulogu vetrova. Vetrovi manjeg obima u okolini mladih zvezda, prema izvoru, i dalje mogu imati važnu ulogu. Kar i saradnici nastoje da obezbede još vremena na Hablu kako bi posmatrali više galaksija i dalje proverili tu ideju, a dobijeni rezultat već sada može da posluži simulacijama kojima astronomi pokušavaju da bolje razumeju rejonizaciju. Rad je podržan i grantom za Habl koji administrira Space Telescope Science Institute.
