Задаци за 21. век

Каква је историја галаксија за 13,7 милијарди година протеклих од Великог праска? Како су се рађале и мењале се? Сматрало се да су настале стапањем мањих прагалаксија, али се данас намеће другачија прича...

Седамдесетих година 20. века Хаблову „еволутивну” класификацију галаксија (горе), заменио је „хијерархијски” сценарио (доле), који се показао нетачним.

Последњих месеци ускипео је малени свет астрофизичара – изгледа да је најзад решена тајна стара осамдесет година. Како су настале галаксије, те дивовске наслаге гаса и милијарди звезда, једина острва материје у бескрајној и претежно празној васиони? Неке су елиптичне, друге спиралне, као што је наш Млечни пут са својим величанственим, увијеним крацима. Да ли су производ спорих промена, еволуције која је трајала милијардама година? Или су настале у бурним катаклизмичним догађајима? Како су изгледале прве галаксије које су настањивале васиону кад је била млађа од милијарду година? На који начин су запалиле своје прве звезде?
Откако је двадесетих година минулог века велики амерички астроном Едвин Хабл открио прве галаксије кроз телескоп „Хукер” на планини Вилсон, сва ова питања деценијама су стајала пред генерацијама стручњака. У жижу су поново доспела последњих година, пошто су све моћнији телескопи почели да дају детаљне снимке далеких галаксија и постепено откривају њихово детињство. Јер, постојећа, прихваћена прича – да су велике галаксије са стотинама милијарди звезда настале сударима и стапањем мањих – постајала је све мање прихватљива.

Хијерархија више не важи

Ове мање галаксије, нека врста „примитивних” галаксија, имале су „само” неколико милиона звезда и настањивале су васиону у њеној младости. Тако је овај сценарио добио име „хијерархијски”. Развијен је почетком седамдесетих година, кад је уочено да су судари галаксија честа појава у васиони. На пример, стручњаци су открили да сударом две спиралне галаксије настаје једна елиптична, више округла и са звездама које попримају неправилне путање. Стапање галаксија је, дакле, мотор галактичке еволуције. Није требало направити дуг корак да би се закључило да је ова појава стајала и иза порекла самих галаксија. И астрономи су га направили. Тим пре што су у младој васиони, и пре почетка њеног великог ширења, галаксије биле збијеније и много ближе једна другој, па се претпостављало да се догађало много више судара и стапања галаксија. Астрофизичари су знали да ови судари могу да породе звезде – кретањем и мешањем дивовских количина јако збијеног галактичког гаса. У овој причи све је изгледало савршено – једино се чекала потврда од телескопа који би били моћнији од тада постојећих.
Почетком 21. века и то време је дошло. Почеле су да пристижу очекиване слике примитивне васионе, старе само неколико милијарди година. Стручњаци су журно потражили мноштво патуљастих галаксија које се спајају. Међутим, нису их нашли! Тако је почела да се рађа сумња у постојећу причу. Сумњу су продубиле савремене теоријске симулације које су показале да би при судару две галаксије требало да дође до нагомилавања звезда у средишту новонастале. Све спиралне галаксије требало би да имају средишње језгро пуно звезда. Ипак, наша галаксија има само 20 одсто звезда у свом средишту, док их, на пример, галаксија Месије 33 уопште нема! Значи да оне нису могле да настану на овај начин, стапањем мањих галаксија. У најмању руку, ово правило није било опште.

Астрофизичар Авишаи Декел имао је спреман одговор за тајну рађања галаксија.

Кад је 2004. године васионски телескоп „Хабл” испоручио слике свог „ултрадубоког поља” збуњеност је достигла врхунац. Не само да није изгледало да су се младе галаксије стапале више од данашњих, него ниједна није имала велико звездано језгро у средишту.
Коначну пресуду донео је 2006. године европски телескоп ВЛТ који је изграђен у Чилеу. Користећи инфрацрвену спектрографију уређаја СИНФОНИ (постављен је на једном од четири постојећа телескопа), група немачких астронома на челу с Рајнхардом Генцелом успела је да утврди облик и кретање галаксије која је постојала само три милијарде година после Великог праска. На своје запрепашћење, стручњаци су открили следеће: не само да је та галаксија била зачуђујуће слична нашем садашњем Млечном путу (била је исто толико масивна и с ротирајућим диском), већ је порађала звезде невероватном брзином. Сто пута више од наше галаксије! То је могло да значи само једно – да никако није могла да буде исход вишеструког спајања мањих, патуљастих галаксија и то само три милијарде година после Великог праска. До ђавола, запитали су се стручњаци, како је могла да настане овако развијена галаксија у раној младости васионе?

Споредна улога судара

Спектрограф SINFONI у стању је да прати кретање гаса врло старих галаксија. Показао је да далеке галаксије имају правилну ротацију као и данашње, а не несређену која је знак да су настале стапањем више мањих галаксија.

Израелски астрономи под вођством Авишаи Декела, с универзитета у Јерусалиму, понудили су објашњење. Још од 2003. године они раде на замисли о великим „хладним струјама” које су проистекле из теоријских прорачуна. Ове струје, присутне у правасиони, нису биле ништа друго до велики токови гаса вођени гравитацијом. Као и сва материја присутна у тадашњој васиони, биле су распоређене дуж линија велике васионске паучине – паучине коју је направило таласање правасионе. Остаци ове прапаучине и данас су видљиви на небу, а стручњаци их зову „фосилно космолошко зрачење”.
Ове струје, не само хладније од осталог гаса (10.000 наспрам 10.000.000 степени), већ и гушће од њега, наилазиле су на места укрштања васионске паукове мреже, то јест на области где је било највише будуће материје. Другим речима, где су се налазили ембриони будућих галаксија! Па, запитао се Декел, да ли су оне, хладне струје, све започеле? И кад су у посету израелским стручњацима дошли немачки – са својим далеким галаксијама код којих нису могли да објасне како су могле да производе толико много звезда – Авишаи Декел је имао спремно решење. На почетку васионе, ове хладне струје биле су те које су у чворишта мреже непрестано допремале нов гас – све што је било потребно да се непрестано стварају нове звезде. Остало је, као што увек бива с неком теоријом, да се и ова претпоставка потврди неким огледом.
У истом тренутку француски астроном Роман Тисије и његова екипа изводили су до тада највећу симулацију стварања галаксија – 1000 сати прорачуна на шпанском суперрачунару „Маре Нострум”, реконструишући појаву и еволуцију 100.000 виртуелних галаксија! Изводили су симулацију где се види и како се чувене хладне струје премештају дуж космичких влакана. После тога две екипе стручњака, израелска и француска, почеле су сарадњу како би утврдиле да ли теоријска предвиђања једних одговарају информатичким симулацијама других. Посебно по броју галаксија рођених посредством хладних струја и броју створених звезда. И све се сложило!
Што се тиче галактичких судара, они су имали споредну улогу. Судари су могли да буду извор за приближно четвртину галаксија. Посебно у другој половини живота васионе, кад су се истрошиле хладне струје. Углавном су се рађале елиптичне галаксије, стапањем спиралних. Хладне струје породиле су остале три четвртине галаксија које су настале до приближно шесте милијарде старости васионе.
Крај приче? „Не, то је само почетак. Има још много тога да се уради и одгонетне”, објашњава Авишаи Декел.