Նախընտրելի
Աստղագետների միջազգային թիմը բեկումնային բացահայտում է կատարել՝ առաջին անգամ ուսումնասիրելով միջաստղային փոշու կազմը Երկրից 5 միլիարդ լուսային տարի հեռավորության վրա գտնվող գալակտիկայում: Օգտագործելով «Ջեյմս Ուեբ» (JWST) տիեզերական աստղադիտակը՝ գիտնականները փոշու մասնիկների վրա հայտնաբերել են բարդ սառցե կառուցվածքներ, որոնք նույնական են մեր գալակտիկայում՝ Ծիր Կաթինում, գոյություն ունեցողներին: Հետազոտությունը, որը հրապարակվել է The Astrophysical Journal (TAJ) ամսագրում, փոխում է վաղ Տիեզերքում աստղերի և մոլորակների ձևավորման գործընթացների մասին պատկերացումները: Պատմում ենք, թե ինչ է հաջողվել պարզել և ինչու է դա այդքան կարևոր:
Ի՞նչ է միջաստղային փոշին
Միջաստղային փոշին մանրադիտակային մասնիկներ են, որոնք բաղկացած են սիլիկատներից, ածխածնից, մետաղներից և սառույցներից: Դրանք լողում են գալակտիկաների միջաստղային միջավայրում: Չնայած իրենց փոքր զանգվածին (միջաստղային գազի զանգվածի մոտ 1%-ը), փոշին կարևոր դեր է խաղում տիեզերքում.
- Աստղերի ձևավորում. Փոշու հատիկները ծառայում են որպես «սերմեր» աստղերի ձևավորման համար՝ օգնելով գազին խտանալ:
- Մոլորակների ձևավորում. Փոշին կպչում է՝ ձևավորելով պլանետեզիմալներ՝ մոլորակների շինանյութեր:
- Լույսի էկրանավորում. Փոշին կլանում և ցրում է լույսը՝ բարդացնելով հեռավոր օբյեկտների դիտարկումները, բայց նաև ստեղծում է ինֆրակարմիր ճառագայթում, որը հասանելի է աստղադիտակներին:
Մինչ այժմ փոշու հատկություններն ուսումնասիրվել են հիմնականում «տեղական» Տիեզերքում՝ Ծիր Կաթինում և հարևան գալակտիկաներում (մինչև 100 միլիոն լուսային տարի): Ավելի հեռավոր գալակտիկաներում փոշու կազմը մնում էր առեղծված՝ աստղադիտակների սահմանափակումների պատճառով:
Բեկում «Ջեյմս Ուեբ»-ի հետ
ԱՄՆ-ի Թաֆթսի համալսարանի պրոֆեսոր Աննա Սաջինայի ղեկավարությամբ թիմն օգտագործել է JWST-ը՝ ուսումնասիրելու SSTXFLS J172458.3+591545 գալակտիկան, որը գտնվում է 5 միլիարդ լուսային տարի հեռավորության վրա (կարմիր շեղում z ≈ 0.4): Սա համապատասխանում է Տիեզերքի մոտ 8.8 միլիարդ տարվա ժամանակաշրջանին (այժմ Տիեզերքի տարիքը 13.8 միլիարդ տարի է):
Ի՞նչ է հայտնաբերվել
JWST-ի ինֆրակարմիր սպեկտրոմետրով (NIRSpec և MIRI) գիտնականները ֆիքսել են սառցե թաղանթներ փոշու մասնիկների վրա, որոնք պարունակում են.
- Ջուր (H₂O):
- Ածխաթթու գազ (CO₂):
- Ածխածնի օքսիդ (CO):
Սա պատմության մեջ նման բարդ սառցե կառուցվածքների առաջին հայտնաբերումն է տեղական Տիեզերքից դուրս (ավելի քան 1 միլիարդ լուսային տարի հեռավորության վրա): Զարմանալիորեն, այս հեռավոր գալակտիկայի փոշու կազմը գրեթե նույնական է Ծիր Կաթինի փոշուն:
«Այս բացահայտումը հիմնարար նշանակություն ունի վաղ Տիեզերքում աստղերի և մոլորակների ձևավորման գործընթացները հասկանալու համար», — բացատրել է Աննա Սաջինան:
Ինչպե՞ս է դա հաջողվել
- JWST-ի ինֆրակարմիր զգայունություն. Աստղադիտակը կարող է ընկալել սառը փոշու թույլ ճառագայթումը (մոտ 20–100 Կ ջերմաստիճան), որը անհասանելի է այլ գործիքների, օրինակ՝ Hubble-ի համար:
- Սպեկտրոսկոպիա. Կլանման և ճառագայթման սպեկտրերի վերլուծությունը թույլ է տվել բացահայտել սառույցի մոլեկուլները՝ նրանց յուրահատուկ «մատնահետքերով» ինֆրակարմիր միջակայքում (օրինակ՝ ջրի կլանման գոտիներ 3 մկմ-ում):
- Բարձր լուծաչափ. JWST-ը կարողացել է առանձնացնել փոշու ամպերը գալակտիկայի միջուկում՝ չնայած նրա հեռավորությանը:
Ինչու՞ է սա կարևոր
- Տիեզերքի միատեսակություն.
- Բացահայտումը հաստատում է, որ փոշու ձևավորման ֆիզիկական և քիմիական գործընթացները նման են եղել նույնիսկ 5 միլիարդ տարի առաջ: Սա աջակցում է կոսմոլոգիական միատարրության գաղափարին՝ Տիեզերքի տարբեր մասերում պայմանների նմանությանը:
- Աստղերի և մոլորակների ձևավորում.
- Ջրի, CO-ի և CO₂-ի սառցե թաղանթները ցույց են տալիս հումքի առկայությունը վաղ Տիեզերքում աստղերի և մոլորակների ձևավորման համար: Սա հաստատում է, որ մոլորակային համակարգերը կարող էին ծնվել Մեծ Պայթյունից մի քանի միլիարդ տարի անց:
- Դիտարկումների բարելավում.
- Փոշու կազմը իմանալը թույլ է տալիս աստղագետներին ավելի ճշգրիտ ուղղել իրենց տվյալները՝ հաշվի առնելով դրա ազդեցությունը հեռավոր օբյեկտների լույսի վրա: Փոշին «մթագնում» է ուլտրամանուշակագույն և տեսանելի ճառագայթումը, բայց թույլ է տալիս ինֆրակարմիրը, ինչը կարևոր է աստղերի և սև խոռոչների ուսումնասիրության համար:
- Սև խոռոչներ և ակտիվ միջուկներ.
- Փոշու ամպերը հաճախ թաքցնում են գալակտիկաների ակտիվ միջուկները (AGN), որտեղ գերծանր սև խոռոչները կլանում են նյութը: Փոշու կազմի ընկալումն օգնում է մոդելավորել այդ գործընթացները և դրանց ազդեցությունը գալակտիկաների էվոլյուցիայի վրա:
- Մեթոդաբանություն.
- JWST-ի հաջողությունը ցույց է տալիս ինֆրակարմիր սպեկտրոսկոպիայի հզորությունը հեռավոր տիեզերքի ուսումնասիրման համար: Այս մոտեցումը կօգտագործվի մինչև 13 միլիարդ լուսային տարի հեռավորության վրա գտնվող այլ գալակտիկաների վերլուծության համար:
Ի՞նչ է հաջորդը
Սաջինայի թիմը պլանավորում է ընդլայնել հետազոտությունները.
- Այլ գալակտիկաներ. Փոշու վերլուծություն ավելի հեռավոր օբյեկտներում (մինչև z = 7–10, ռեիոնիզացիայի դարաշրջան)՝ Տիեզերքի առաջին 1–2 միլիարդ տարիներում փոշու ուսումնասիրության համար:
- Մոլեկուլյար կազմ. Փնտրել ավելի բարդ օրգանական մոլեկուլներ, ինչպիսիք են մեթանոլը (CH₃OH) կամ ամոնիակը (NH₃), որոնք կարող են լինել կյանքի նախակարապետեր:
- Համագործակցություն այլ աստղադիտակների հետ. JWST-ի տվյալների համատեղում ALMA-ի (ռադիոմիջակայք) և VLT-ի (օպտիկա) հետ՝ փոշու ամպերի ամբողջական պատկեր ստանալու համար:
- Մոդելավորում. Աստղերի ձևավորման մոդելների բարելավում՝ հաշվի առնելով սառցե թաղանթները և դրանց ազդեցությունը գազային ամպերի կոլապսի վրա:
Ապագա առաքելությունները, ինչպիսին է SPHEREx-ը (պլանավորված է 2025 թվականին), կլրացնեն JWST-ի տվյալները՝ տրամադրելով միլիոնավոր գալակտիկաների սպեկտրներ:
Կապ այլ հետազոտությունների հետ
Բացահայտումը համընկնում է JWST-ի այլ աշխատանքների հետ.
- 2023 թվականին MACS0647-JD գալակտիկայում (13.3 միլիարդ լուսային տարի) հայտնաբերվել են ածխածնային փոշու հետքեր, ինչը վկայում է զանգվածեղ աստղերի կողմից վաղ փոշու արտադրության մասին:
- NGC 346-ում (Փոքր Մագելանի ամպ) JWST-ը հայտնաբերել է մեթանով սառցե թաղանթներ՝ հաստատելով դրանց դերը պրոտոաստղերի ձևավորման գործում:
- J1120+0641 կվազարի (z = 7.1) ուսումնասիրությունը ցույց է տվել, որ փոշին էկրանավորում է ակտիվ միջուկների ճառագայթումը, ինչը համահունչ է SSTXFLS J172458.3+591545-ի տվյալներին:
Այս արդյունքները ընդգծում են Տիեզերքում փոշու գործընթացների համընդհանրությունը:
Եզրակացություն
«Ջեյմս Ուեբ» աստղադիտակն առաջին անգամ բացահայտել է միջաստղային փոշու կազմը SSTXFLS J172458.3+591545 գալակտիկայում, որը գտնվում է 5 միլիարդ լուսային տարի հեռավորության վրա: Ջրի, ածխաթթու գազի և ածխածնի օքսիդի սառցե թաղանթները գրեթե նույնական են Ծիր Կաթինի փոշուն՝ հաստատելով վաղ Տիեզերքում քիմիական գործընթացների նմանությունը: Այս բացահայտումը բարելավում է աստղերի ձևավորման, մոլորակների առաջացման և հեռավոր օբյեկտների դիտարկման մոդելները: JWST-ը շարունակում է փոխել աստղաֆիզիկան, և մեզ սպասվում են նոր բացահայտումներ այն մասին, թե ինչպե՞ս է ծնվել մեր Տիեզերքը:
