eso1524sr-latn — Naučno saopštenje

Najbolji posmatrački dokaz o postojanju prve generacije zvezda u univerzumu

VLT otkriva CR7, najsjajniju udaljenu galaksiju i znake postojanja zvezda populacije III

17. jun 2015.

Astronomi su koristeći ESO-ov Veoma veliki teleskop otkrili najsjajniju galaksiju do sada pronađenu, u ranom univerzumu, kao i ubedljive dokaze da se unutar nje nalaze primerci prve generacije zvezda. Ovi masivni, sjajni i ranije čisto teorijski objekti su kreirali prve teške elemente u istoriji svemira - elemente koji su bili potrebni da bi se stvorile zvezde koje nas danas okružuju, planete koje orbitiraju oko njih i život kakav poznajemo. Novopronađena galaksija, obeležena kao CR7, je tri puta sjajnija od najsjajnije udaljene galaksije koja nam je bila poznata.

Astronomi su dugo teoretisali o postojanju prve generacije zvezda poznate u astronomskom svetu kao zvezdana Populacija III ove zvezde su napravljene od primordijalnog materijala iz Velikog Praska [1]. Svi teži hemijski elementi, poput kiseonika, azota, ugljenika i gvožđa, koji su neophodni za život, formirali su se unutar ovih zvezda. Ovo znači da su se prve zvezde morale formirati od jedinih elemenata koji su postojali u tom momentu: vodonika, helijuma i litijuma u tragovima.

Zvezde Populacije III bi trebale biti ogromne - nekoliko stotina ili čak hiljada puta masivnije od Sunca, izuzetno vruće i kratkotrajnog veka - eksplodirale bi kao supernove nakon oko 2 miliona godina. Do sada su izostajali čvrsti fizički dokazi o njihovom postojanju [2].

Tim pod vođstvom Davida Sobrala, sa instituta za Astrofiziku i Svemirske nauke, Prirodno-matematičkog fakulteta, Univerziteta u Lisabonu, Portugalija, i Opservatorije u Lajdenu, Holandija, koristio je ESO-ov Veoma veliki teleskop da bi bacili pogled u "praistorijski" svemir, period koji je nastupio 800 miliona godina nakon Velikog Praska. Umesto sprovođenja temeljne studije skocentrisane na mali deo neba, tim je proširio svoju interesnu zonu da bi napravili najveći katalog veoma udaljenih galaksija ikada sastavljen.

Ova velika studija sprovedena je uz pomoć Veoma velikog teleskopa (engl. Very Large Telescope - VLT), kao i W. M. Keck Opservatorije, Subaru teleskopa kao i NASA/ESA Huble svemirskog teleskopa. Tim je otkrio, i potvrdio, veliki broj iznenađujuće sjajnih i veoma mladih galaksija. Jedna od ovih galaksija, obeležena kao CR7 [3], predstavlja izuzetno redak objekat - ona je do sada najsjajnija galaksija ikada posmatrana u ovoj fazi razvoja svemira [4]. Sa pronalaskom CR7 i drugih sjajnih galaksija, ova studija se već pokazala kao uspešna, ali dalja istraživanja su dovela do dodanih uzvudljivih otkrića.

Instrumenti X-shooter i SINFONI koji se nalaze na VLT-u, su pronašli jaku emisiju jonizovanog helijuma u CR7, ali, ono što je krucijalni i iznenađujuće, ni znaka od težih elemenata u sjajnijim delovima galaksije. Ovo je značilo da je tim pronašao prve čvrste dokaze o jatima zvezda Populacije III, koja su jonizovala gas unutar galaksije u ranom svemiru [5].

"Ovo otkriće je prevazišlo naša očekivanja od samog starta", rekao je David Sobral, "nismo očekivali da otkrijemo ovako sjajnu galaksiju. Zatim smo, otkrivajući deo po deo prirode galaksije CR7, shvatili da nismo samo pronašli do sada najluminozniju udaljenu galaksiju, već i da ona poseduje sve i jednu karakteristiku koja se očekuje od zvezdane Populacije III. To su zvezde koje su formirale prve teške atome koji su konačno doveli i do toga da smo mi danas ovde. Stvari teško mogu biti zanimljivije od ovoga."

Unutar CR7 pronađena su i plavlja i nešto crvenija jata zvezda, što ukazuje na činjenicu da se formiranje zvezda Populacije III odvijalo u talasima - baš kao što je predviđeno teorijski. Ono što je tim direktno posmatrao je poslednji talas formiranih zvezdi Populacije III, što nas navodi na zaključak da je ovakve zvezde lakše naći nego što se ranije mislilo: one žive među običnim zvezdama, u sjajnijim galaksijama, ne samo u najranijim, najmanjim, najmanje sjajnim galaksijama, koje su toliko slabog sjaja da ih je veoma teško proučavati.

Jorryt Matthee, drugi autor rada zaključuje: "Oduvek sam se pitao odakle potičemo. Još kao dete sam hteo da znam odakle dolaze elementi: kalcijum u mojim kostima, ugljenik u mišićima, gvožđe u krvi. Saznao sam da su ove elemente formirale, na samom početku postojanja univerzuma, prve generacije zvezda. Sa ovim izvanrednim otkrićem, možemo po prvi put zaista da vidimo ove objekte.

Dalja posmatranja sa VLT, ALMA, i NASA/ESA Habl svemirskim teleskopm su planirana u cilju potvrde, van svake sumnje, da su zaista posmatrane zvezde iz Populacije III, kao i da bi se tražili i identifikovali novi primerci.

[6]

Beleške

[1] Ime Populacija III nastalo je zbog toga što su astronomi već klasifikovali zvezde Mlečnog puta kao Populaciju I (zvezde poput Sunca, bogate težim elementima, koje formiraju disk) i Populaciju II (starije zvezde, sa malim sadržajem teških elemenata, koje se mogu naći u centralnom ovalu i halou Mlečnog puta i zbijenim zvedanim jatima).

[2] Nalaženjih ovih zvezda je veoma teško: one su veoma kratkoživeće i sijale su u vreme kada je svemir bio neprozračan za njihovu svetlost. Raniji pronalasci uključuju: Nagao, et al., 2008, kada nije pronađen jonizovani helijum; De Breuck et al., 2000, pronađen jonizovani helijum, ali i ugljenik i kiseonik, kao i jasni znaci aktivnog galaktičkog jezgra; i Cassata et al., 2013, pronađen jonizovani helijum ali sa veoma malom ekvivalentnom širinom, ili slabim intenzitetom, kao i kiseonik i ugljenik.

[3] CR7 je skraćenica od COSMOS Redshift 7, što predstavlja meru udaljenosti ovog objekta u kosmičkom vremenu. Što je veći crveni pomak, to je galaksija udaljenija i gledamo sve dalje u istoriju univerzuma. A1689-zD1, jedna od najstarijih galaksija ikada posmatrana, nalazi se na crvenom pomaku 7.5.

Inadimak je inspirisan velikim portugalskim fudbalerom, Cristianom Ronaldom, koji je poznat kao CR7.

[4] CR7 je tri puta jačeg sjaja od galaksije koja se do sad smatrala najsjajnijom pod nazivom Himiko, za koju se smatralo da je jedinstveni predstavnik svoje vrste.

[5] Tim je razmatrao dve različite teorije: svetlost je mogla poticati od AGN ili Wolf–Rayet zvezda. Nedostajanje teških elemenara i drugi dokazi, jasno ukazuju da ni jedna od ovih teorija nije ispravna. Tim je razmatrao i mogućnost da se radi o diktno-kolapsirajućoj crnoj rupi, što je takođe veoma egzotičan i čisto teorijski objekat. Izostajanje širokih emisionih linija i činjenica da su luminoznosti helijuma i vodonika bile mnogo veće od onoga što se predviđa za takav vid crne rupe, opovrglo je i ovu teoriju. Kada ne bi bilo prisutne emisije X zraka to bi bio dodatan dokaz da teorija o crnoj rupi nije odgovarajuća, ali za to su potrebna dodatna posmatranja.

[6] Tekst je prevela Jovana Petrović, Prirodno-matematički fakultet Novi Sad, Departman za fiziku; Matematički fakultet Beograd, Katedra za astronomiju.

Više informacija

Istraživanje je predstavljeno u radu pod nazivom: “Evidence for PopIII-like stellar populations in the most luminous Lyman-α emitters at the epoch of re-ionisation: spectroscopic confirmation”, D. Sobral, et al., i prihvaćen je za objavljivanje u časopisu The Astrophysical Journal.

Tim sačinjavaju: David Sobral (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade de Lisboa, Lisbon, Portugal; Departamento de Física, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa, Lisbon, Portugal; Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, The Netherlands), Jorryt Matthee (Leiden Observatory), Behnam Darvish (Department of Physics and Astronomy, University of California, Riverside, California, USA), Daniel Schaerer (Observatoire de Genève, Département d’Astronomie, Université de Genève, Versoix, Switzerland; Centre National de la Recherche Scientifique, IRAP, Toulouse, France), Bahram Mobasher (Department of Physics and Astronomy, University of California, Riverside, California, USA), Huub J. A. Röttgering (Leiden Observatory), Sérgio Santos (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade de Lisboa; Departamento de Física, Universidade de Lisboa, Portugal) and Shoubaneh Hemmati (Department of Physics and Astronomy, University of California, Riverside, California, USA).

ESO je najistaknutija međunarodna astronomska organizacija u Evropi i najproduktivnija zemaljska opservatorija na svetu. Podržava je 16 zemalja članica: Austrija, Belgija, Brazil, Češka, Danska, Francuska, Finska, Nemačka, Italija, Holandija, Poljska, Portugal, Španija, Švedska, Švajcarska i Velika Britanija. ESO sprovodi vrlo ambiciozan program fokusiran na dizajn, izgradnju i upravljanje najmoćnijim astronomskim opservatorijama na Zemlji, koje će omogućiti značajna naučna otkrića. Takođe, ESO ima vodeću ulogu u promovisanju i organizovanju saradnje u oblasti astronomskih istraživanja. ESO vodi tri jedinstvene posmatračke lokacije u Čileu: La Sija, Paranal i Šahnantor. Na Paranalu, ESO upravlja Veoma velikim teleskopom, najnaprednijim teleskopom na svetu u oblasti vidljive svetlosti, a rukovodi i teleskopima za pregled neba. VISTA radi u oblasti infracrvene svetlosti i najveći je teleskop za pregled neba na svetu, dok je VST najveći teleskop dizajniran da sprovodi pretraživanja neba isključivo u oblasti vidljive svetlosti. ESO je evropski partner na revolucionarnom projektu ALMA, najvećoj astronomskoj opservatoriji današnjice. Na vrhu Sero Armazones, nedaleko od Paranala, ESO gradi 39-metarski Evropski izuzetno veliki teleskop, koji će postati “najveće svetsko oko upereno ka nebu”.

Linkovi

Kontakt

Ivana Horvat
Astronomsko društvo Novi Sad
Petrovaradin, Srbija
Email: eson-serbia@eso.org

David Sobral
Universidade de Lisboa and Leiden University
Lisbon / Leiden, Portugal / The Netherlands
Tel.: +351 916 700 769
Email: sobral@iastro.pt

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6655
Mob.: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org

João Retrê
Coordinator, Science Communication and Outreach Office, Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço
Lisbon, Portugal
Tel.: +351 21 361 67 49
Email: jretre@iastro.pt

Connect with ESO on social media

Ovo je prevod ESO saopštenja za javnost eso1524.

O saopštenju

Saopštenje br.:eso1524sr-latn
Naziv:CR7
Tip:Early Universe : Star : Population : III
Facility:Very Large Telescope
Instruments:FORS2, SINFONI, X-shooter
Science data:2015ApJ...808..139S

Galerija

Umetnički doživljaj CR7 - najsjajnije galaksije u svemiru
Umetnički doživljaj CR7 - najsjajnije galaksije u svemiru

Video

Artist’s impression of CR7: the brightest galaxy in the early Universe
Artist’s impression of CR7: the brightest galaxy in the early Universe
Samo na engleskom jeziku

Takođe pogledajte