Naukowcy ponownie zbadali 217 małych czerwonych kropek i odkryli, że emitują one słabe światło wyjątkowo zwartych galaktyk. Ich właściwości sugerują związek tajemniczych obiektów z intensywnym procesem powstawania gwiazd, mimo że konkretne źródło ich blasku pozostaje na dzień dzisiejszy nieznane.
Ikoniczny teleskop kosmiczny Jamesa Webba ujawnił astronomom populację bardzo odległych, mocno zwartych obiektów, które emitują światło głównie z jasnych, małych obszarów centralnych. Tak zwane „małe czerwone kropki” (oznaczane jako LRD) są powiązane z okresami wczesnego Wszechświata. Na obecnym etapie trudne jest określenie, w jakim stopniu ich emisję napędzają rosnące czarne dziury, a w jakim procesy związane z tworzeniem gwiazd. Badacze z Wuhan zbadali otaczającą je słabszą emisję i opublikowali swoje wyniki w czasopiśmie Nature Astronomy.
217 spojrzeń
Badacze wykorzystali przegląd COSMOS-Web, wykonując pomiary kamerą NIRCam w czterech pasmach podczerwieni. Na początku modelowali i odejmowali światło z jasnych centrów galaktyk, uwzględniając sposób, w jaki instrument rozmywał obraz. Następnie nałożyli na siebie obrazy 217 obiektów, wzmacniając w ten sposób słaby sygnał tych bardziej rozległych emisji. Uzyskany obraz stanowi „uśredniony” widok całej próbki. W najdłuższym analizowanym paśmie galaktyki odpowiadały za około jedną dziesiątą całego blasku.
Dopasowanie modeli do jasności zmierzonej w poszczególnych pasmach światła dało badaczom średnią masę gwiazdową wynoszącą około miliarda mas Słońca, przy założeniu, że słaba emisja pochodzi głównie z gwiazd. Charakteryzowany promień obszaru obejmującego połowę światła galaktyki wyniósł około 200 parseków, co odpowiada około 650 latom świetlnym. W kontekście tej analizy użyto pojęcia „promienia efektywnego”, wykorzystywanego do porównywania rozmiarów galaktyk. W przypadku galaktyk o podobnej masie gwiazdowej, występujące w tej samej epoce, zazwyczaj mają one rozmiary około 2,5 raza większe. Materia gwiazdowa wokół czerwonych kropek jest więc skoncentrowana na wyjątkowo małym obszarze.
Gęste otoczenie wskazuje na powstawanie gwiazd
Właściwości światła wskazują na aktywne powstawanie gwiazd oraz niską metaliczność tych galaktyk. W astronomii metalami nazywa się wszystkie pierwiastki cięższe od wodoru i helu, a małe rozmiary mogą być związane z dużą gęstością gazu. W takim środowisku mogą zachodzić intensywne epizody narodzin gwiazd, być może powiązane z pojawieniem się tych tajemniczych czerwonych kropek. Niemniej jednak, pomiary te nie jednoznacznie wskazują na to, czy takie procesy mają miejsce.
Z tych obserwacji wyłaniają się sugestie, aby dokładniej zbadać możliwą rolę hipotetycznych supermasywnych gwiazd. Mogą stanowić one zarówno źródła centralnej emisji, jak i obiekty, z których powstały czarne dziury ukryte w czerwonych kropkach. Nie jest jeszcze jasne, czy LRD reprezentują etap rozwoju galaktyk, wzrost ich czarnych dziur czy interakcję obu tych procesów. Niestety, nie wiemy również, jak wiele układów przechodzi przez podobną fazę i w co później się przekształcają.
LRD i wczesny Wszechświat
Czerwone kropki są charakterystyczne dla najwcześniejszych okresów kosmicznych, sprzed osiągnięcia przez Wszechświat wieku około dwóch miliardów lat. Z upływem czasu coraz trudniej było o warunki sprzyjające temu zjawisku. Na przestrzeni miliardów lat kolejne pokolenia gwiazd wzbogacały galaktyki w cięższe pierwiastki. Zmiana składu chemicznego późniejszego Wszechświata mogła wpływać na procesy prowadzące do powstawania LRD. Wyjaśnienie tej rzadkości w bliskim Wszechświecie wymaga jednak potwierdzenia, jakie warunki są rzeczywiście niezbędne.
Czytaj również: „Kompaktowe galaktyki”. Czym są naprawdę?
Spektroskopia może okazać się pomocna, ponieważ pozwala na odczytanie charakterystycznych śladów emisji i pochłaniania promieniowania. Umożliwiłaby ona uzyskanie więcej informacji na temat składu i warunków fizycznych gazu, w porównaniu do zastosowanej w tym przypadku fotometrii, która mierzy jasność w wybranych pasmach. Ułatwiłaby również oddzielenie roli galaktyki od emisji centralnego źródła. Znalezienie nieco bliższych LRD, które dałoby się dokładniej zbadać przy użyciu różnych teleskopów, może okazać się istotne. Na chwilę obecną zdecydowanie łatwiej ocenić otoczenie tych „kropek”, niestety nie wiemy jednak, czym one konkretnie są ani skąd się wzięły. A to już sporo.