Tak galaktyki wypuszczają cząstki zdolne "rozjaśniać" wszechświat

Dzięki analizie promieniowania rentgenowskiego z teleskopów Chandra i XMM-Newton naukowcy zyskali wgląd w mechanizmy, które być może działały miliardy lat temu. Niewykluczone, że to jeden z kluczy do wiedzy, jak doszło do rejonizacji kosmicznej i dlaczego Wszechświat wygląda dziś tak, a nie inaczej.

Mikrokosmos wielkiego przełomu

Kosmiczna rejonizacja, czyli okres, w którym Wszechświat przeszedł z "gęstej zupy" do pełnej przejrzystości, to jedno z największych wyzwań współczesnej astrofizyki. A Haro 11, to niewielka, ale niezwykła galaktyka gwiazdotwórcza, która staje się swoistym laboratorium. Dzięki niej możemy przyjrzeć się z bliska procesom, które prawdopodobnie dominowały we wczesnym Wszechświecie i które dziś są niemal niemożliwe do bezpośredniego zaobserwowania z powodu ich odległości oraz słabości sygnałów.

Dlatego Haro 11, jako jedna z nielicznych galaktyk w naszym lokalnym Wszechświecie, emituje tzw. serie Lymana — promieniowanie jonizujące, które mogło odgrywać kluczową rolę w rejonizacji. Ale jak ono w ogóle się z niej wydostaje?

X1 i X2

W sercu Haro 11 znajdują się dwa potężne źródła promieniowania rentgenowskiego, nazwane X1 i X2. Obydwa są związane z intensywnymi regionami formowania się gwiazd, ale tylko jedno z nich — słabsze X2 — wykazuje większą emisję fotonów LyC, czyli promieniowania zdolnego do jonizacji wodoru. To paradoks, ale tylko pozornie: jaśniejsze źródło X1, mogące zawierać średniomasywną czarną dziurę, emituje mniej tego typu promieniowania.

Czytaj dalej poniżej

To koniec z pestycydami. Skontrolujemy szkodniki inaczej Patryk Łobaza

Zmusimy rośliny do mówienia. To nie takie trudne Patryk Łobaza

Ważna różnica: przez X2 przechodzi aż dziesięciokrotnie mniej gazu i pyłu niż przez X1. To właśnie "superwiatry" — ogromne strumienie materii wyrzucanej przez eksplodujące gwiazdy i gęste gromady młodych słońc — mogą oczyszczać przestrzeń wokół X2, otwierając kanały ucieczki dla promieniowania.

Architekci rejonizacji

Wykorzystując analizę głównych składowych, naukowcy zbadali zmienność widmową źródeł rentgenowskich w Haro 11. Zidentyfikowali sygnatury pierwiastków takich jak magnez czy krzem w formach typowych dla gorących, zjonizowanych gazów — czyli dokładnie tego, czego spodziewalibyśmy się po superwiatrach.

Podobne sygnały obserwowano wcześniej w galaktykach Messier 82 (Cygaro) i Rzeźbiarz (NGC 253), znanych z intensywnych wybuchów gwiazd. W Haro 11 po raz pierwszy udało się jednak statystycznie powiązać emisję rentgenowską z ucieczką fotonów LyC, a to stanowi mocny dowód na rolę superwiatrów jako mechanizmu "otwierającego" galaktykę.

Jeśli superwiatry rzeczywiście ułatwiały ucieczkę promieniowania jonizującego w młodym Wszechświecie, to ich rola jest w środowisku naukowym głęboko niedoceniana. Dotąd większą uwagę poświęcano aktywności kwazarów lub zderzeniom galaktyk, tymczasem siła i regularność procesów gwiazdotwórczych mogą mieć równie duże znaczenie.

To także i sygnał dla przyszłych misji kosmicznych: badanie lokalnych analogów odległych galaktyk może być kluczem do uzyskania wiedzy dotyczącej zagadek, których nie da się rozwiązać za pomocą obserwacji obiektów z dużym przesunięciem ku czerwieni.

Czytaj również: Tlen w najdalszej znanej galaktyce zaskoczył naukowców

Światło, które zmieniło wszystko

Superwiatry z Haro 11 rzucają dosyć ciekawe światło na początki Wszechświata. Możliwość tworzenia kanałów ucieczki dla promieniowania LyC sugeruje, że były one nie tylko efektem, ale także motorem zmian, które doprowadziły do stanu kosmosu, jaki znamy obecnie. Fascynujące, bo dzięki temu na Ziemi pojawiło się życie. Trudno wyobrazić sobie nasze istnienie pośród "gęstej zupy" materii, prawda?